Des chercheurs de l'Institute of Process Engineering (IPE) de l'Académie chinoise des sciences et du Laboratoire national d'Argonne aux États-Unis ont récemment utilisé le dépôt de couche atomique (ALD) pour fabriquer des membranes activées par la lumière visible qui utilisent efficacement l'énergie solaire.

L'étude a été publiée dans Matériaux fonctionnels avancés le 30 juin.

Cette recherche est importante parce que les membranes sont parmi les moyens les plus prometteurs de fournir un approvisionnement accru en eau adaptée. Cependant, l'encrassement des membranes reste un problème critique limitant leur application généralisée.

La membrane modifiée dans cette étude présente des performances antifouling et autonettoyantes in situ exceptionnelles sous irradiation de lumière visible.

Le couplage de la photocatalyse avec la séparation membranaire a déjà été proposé comme un moyen potentiellement efficace pour réduire l'encrassement des membranes. Cependant, les matériaux utilisés en photocatalyse limitent l'utilisation de sources à faible coût telles que la lumière solaire en raison de leurs grandes bandes interdites.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont fabriqué un film photocatalytique activé par la lumière visible en dopant de l'azote dans le réseau de TiO 2 déposés sur des membranes céramiques commerciales à l'aide d'ALD.

Le N-TiO 2 le revêtement a doté les membranes d'une capacité d'autonettoyage in situ efficace et d'une stabilité améliorée sous irradiation solaire en raison des réactions redox entre les salissures organiques et les espèces réactives de l'oxygène (ROS) générées ainsi que l'augmentation de l'hydrophilie de surface.

La synergie entre la séparation membranaire et les réactions redox impliquant des polluants organiques et des ROS produits par la couche activée par la lumière visible suggère une possibilité pour un fonctionnement membranaire stable et durable sous irradiation solaire in situ.

Les chercheurs ont également souligné l'importance de la technologie ALD dans la fabrication des membranes.

Le professeur Luo Jianquan de l'IPE a déclaré que l'étude "ouvrait une porte" à l'application de la technologie ALD à la modification de la surface des membranes pour le contrôle de l'encrassement.

Seth B. Chéri, un co-auteur d'Argonne, a noté que la recherche actuelle est "parmi les premières démonstrations réussies d'auto-nettoyage en temps réel d'une membrane pendant le fonctionnement." Il a également déclaré que l'ALD est un outil puissant pour améliorer les performances des séparations membranaires au-delà de l'atténuation de l'encrassement.

Les films photocatalytiques dopés N et l'ALD offrent la promesse d'utiliser l'énergie solaire pour contrôler efficacement l'encrassement des membranes et pour établir un système de séparation membranaire durable.