Dioxyde de titane (TiO 2 ) a un pouvoir considérable en tant que photocatalyseur, un matériau qui capte l'énergie lumineuse pour accélérer des réactions chimiques qui seraient autrement difficiles à réaliser. L'une de ses applications les plus prometteuses consiste à dégrader les molécules de contaminants organiques (à base de carbone) dans les eaux usées. Dans le Journal of Colloid and Interface Science, des chercheurs en Chine et en Australie rapportent que le contrôle de l'épaisseur des parois de TiO extrêmement étroit 2 Les tubes peuvent augmenter considérablement l'efficacité photocatalytique du matériau.

La lumière absorbée dans les tubes est diffusée le long de sa surface interne, propulser les électrons dans des états de haute énergie où ils peuvent ensuite favoriser les réactions chimiques catalysées. L'équipe de recherche a mis au point une méthode pour contrôler l'épaisseur des parois des tubes, et ont étudié l'effet que des épaisseurs variables ont sur l'efficacité de la récupération de la lumière et le comportement catalytique.

"Notre stratégie pour ajuster l'épaisseur de paroi de TiO 2 nanotubes et microtubes ouvre une nouvelle approche pour améliorer les performances photocatalytiques du TiO 2 , ", explique l'auteur correspondant Zhi-Gang Chen à l'Université du sud du Queensland en Australie. D'autres membres de l'équipe sont basés à l'Université des sciences et technologies du Shaanxi en Chine.

Les nanotubes sont préparés par électrofilage, un processus qui exploite une force électrique pour extraire des matériaux chargés électriquement d'une solution, dans ce cas rapidement suivi d'une solidification en micro- et nanotubes.

Le travail a commencé comme une simple tentative de préparer des tubes avec des parois plus minces afin de surmonter un problème causé par la recombinaison des charges électriques lorsqu'elles étaient séparées par la lumière absorbée. « Nous avons constaté que, dans un processus simple en une étape, nous pouvions facilement ajuster l'épaisseur de la paroi des tubes en faisant varier le dosage de paraffine liquide utilisée dans la solution, " dit Chen.

Cela a ensuite conduit à la découverte cruciale que la variation de l'épaisseur de paroi avait un effet important sur le maintien de la séparation de la charge électrique qui est cruciale pour l'effet catalytique. "C'était en fait une grosse surprise pour nous, " dit Chen, expliquant que cela a été prouvé en comparant l'activité photocatalytique de cinq épaisseurs de paroi différentes. La version la plus efficace des tubes a pu catalyser la dégradation de deux échantillons de contaminants d'eaux usées, le dinitrophénol et la rhodamine, avec une efficacité respective de 99,9 % et 97,8 %.

Chen souligne que par rapport à d'autres méthodes de fabrication des tubes catalytiques, leur méthode d'électrofilage offre les avantages d'un meilleur contrôle, des coûts inférieurs et une plus grande polyvalence dans les matériaux auxquels il pourrait être appliqué. Améliorations similaires dans les catalyseurs autres que TiO 2 on peut s'attendre à l'avenir.

En attendant, TiO 2 convient pour catalyser un large éventail de réactions importantes autres que la dégradation des déchets polluants indésirables. Ces possibilités incluent l'utilisation de l'énergie du soleil pour alimenter la division de l'eau afin de générer de l'hydrogène comme carburant, la conversion du dioxyde de carbone en produits utiles, et applications dans la fabrication de cellules solaires et de dispositifs de stockage électriques.