Au cours du dernier demi-siècle, Le BPA est passé du miracle à la menace. Sa popularité a grimpé en flèche après les années 1950, lorsque les scientifiques ont découvert qu'il pouvait être utilisé pour fabriquer du plastique polycarbonate—un matériau dur, durable, et matériau transparent parfait pour tout, des bouteilles d'eau aux dispositifs médicaux.

Mais récemment, ce succès croissant s'est détérioré :un nombre croissant de preuves suggèrent que même de faibles doses de BPA pourraient être nocives pour la santé humaine et environnementale. Il est classé comme composé perturbateur endocrinien, une substance qui peut faire dérailler l'équilibre hormonal du corps et potentiellement causer le cancer ou des malformations congénitales.

De nombreux fabricants suppriment progressivement le BPA de leurs produits, en particulier les conteneurs de stockage utilisés pour les aliments et les boissons, mais c'est toujours une énorme industrie. Par ailleurs, Le BPA ne se décompose pas facilement, ce qui rend difficile l'élimination en toute sécurité du matériel. S'il s'infiltre dans les cours d'eau, il peut persister en tant que toxine environnementale.

Maintenant, des chercheurs ont développé un nouveau photocatalyseur hybride capable de décomposer le BPA à l'aide de la lumière visible. leurs découvertes, publié cette semaine dans la revue Matériaux APL , des éditions AIP, pourrait éventuellement être utilisé pour traiter les approvisionnements en eau et pour éliminer de manière plus sûre le BPA et les matériaux similaires.

Comment fonctionne le nouveau catalyseur

Leur nouveau matériau décompose le BPA par oxydation photocatalytique, un processus dans lequel la lumière active une réaction chimique oxydante. Lorsque la lumière frappe un photocatalyseur comme les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2), la secousse d'énergie peut propulser l'un de ses électrons dans un état excité et créer un déséquilibre de distribution de charge. Dans la bande d'électrons de plus haute énergie, il y a maintenant un excès de charge négative dû à l'ajout d'un électron. Pendant ce temps, dans la bande des électrons de basse énergie, il y a un excès de charge positive (appelé "trou") parce qu'un électron est parti. Dans cet excité, état déséquilibré, Le TiO2 peut catalyser l'oxydation et la réduction des matériaux qui l'entourent. L'électron excité aura tendance à quitter le TiO2 pour réduire quelque chose à proximité, tandis que le trou aidera une autre substance à s'oxyder en acceptant l'un de ses électrons.

Cependant, le TiO2 pur a une large bande interdite, c'est-à-dire il faut beaucoup d'énergie pour exciter les électrons d'un niveau à un autre et n'affiche des propriétés photocatalytiques que sous lumière ultraviolette. Plus, l'électron excité a tendance à retomber rapidement et à se recombiner avec le trou, donnant au catalyseur peu de temps dans son état excité pour induire une réaction.

Afin de transformer les nanoparticules de TiO2 en un meilleur photocatalyseur, les chercheurs ont apporté plusieurs modifications. D'abord, ils ont ajouté de l'argent à la surface des nanoparticules, une technique courante pour améliorer la séparation des charges. Lorsque la lumière frappe TiO2 et excite l'un de ses électrons, l'argent éloignera cet électron afin qu'il ne puisse pas retomber dans le trou. Le trou peut alors plus facilement aider à une réaction d'oxydation.

L'ajout d'argent a également déplacé la longueur d'onde à laquelle le photocatalyseur est devenu excité en induisant des effets de résonance plasmonique de surface localisés - un phénomène dans lequel les électrons énergétiques à la surface d'un matériau vibrent à une fréquence spécifique et améliorent l'absorption de la lumière sur une plage étroite de longueurs d'onde. Dans ce cas, l'argent a déplacé la longueur d'onde de la lumière nécessaire pour activer le photocatalyseur vers le spectre de la lumière visible.

"L'inclusion d'un métal noble [comme l'argent] dans le TiO2 sensible aux ultraviolets a considérablement étendu le spectre vers la lumière visible grâce à des effets de résonance plasmonique de surface localisés, " dit Pichiah Saravanan, un chercheur de l'Université de Malaisie qui a dirigé le projet.

Puis, ils ont enveloppé les nanoparticules Ag/TiO2 dans des feuilles d'oxyde de graphène réduit (RGO), une fine couche d'atomes de carbone disposés en nid d'abeille. Comme l'argent, l'ajout de RGO a aidé le trou à persister en acceptant des électrons excités de TiO2. Il a également réduit la bande interdite des nanoparticules, diminuant la quantité d'énergie nécessaire pour activer le photocatalyseur.

Lorsque les chercheurs ont mélangé les nanoparticules hybrides avec une solution de BPA sous une source de lumière visible artificielle, ils ont découvert que le BPA s'oxydait et se dégradait beaucoup plus efficacement qu'il ne le faisait sans le catalyseur présent. Par ailleurs, les nanoparticules RGO-Ag-TiO2 ont surpassé celles où RGO ou Ag seuls ont été ajoutés au TiO2, suggérant que les deux modifications ont joué un rôle dans l'activité catalytique améliorée sous la lumière visible.

Finalement, l'équipe espère utiliser leurs découvertes pour aider à décomposer le BPA et d'autres contaminants dans les approvisionnements en eau. « Nous sommes convaincus que le nano-photocatalyseur développé pourrait être l'un des nanomatériaux pouvant résoudre durablement ce problème, " dit Saravanan.