物理科技生物学-PHYICA

有可能用于催化剂的松本沙良纳米结构材料

纳米技术 2022-01-09 23:58:06

FAPESP何塞·塔德乌·阿朗特斯 由FAPESP资助的研究小组通过静电纺丝和原子层沉积(二氧化钛薄膜的原子力显微镜图像约为100纳米)开发了氧化钛纳米纤维片

信用:FAPESP 二氧化钛纳米纤维可以有多种用途,例如在催化剂和过滤器中

当二氧化钛被紫外光激发时,它降解有机材料

因此,二氧化钛可以用于过滤废水,以供再利用,例如

作为FAPESP圣保罗研究基金会支持的一个项目的一部分,罗德里格斯·关明生·佩索阿和布鲁诺·曼佐利·罗德里格斯在巴西开发了一种制造这些光纤的新方法,他们是航空技术研究所等离子体和工艺实验室以及巴西大学科学技术研究所的研究人员

一篇关于这个主题的文章已经发表在《今日资料:会议录》上

“我们使用的技术被称为原子层沉积

它促进了物质一层一层的生长,甚至一个分子一个分子的生长

在这项研究中,二氧化钛被沉积在PBAT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的纳米纤维上,这是一种在自然界中快速降解的生物聚合物,不像聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)几十年来保持不变

第一步是生产PBAT纳米纤维膜,这是通过静电纺丝完成的,这是一种类似于制造棉花糖的技术,但涉及静电程序

一种PBAT溶液被电纺成只有几百纳米厚的超薄纳米纤维

这些纤维构成了用作基底的薄片,”佩索阿说

下一步是用二氧化钛涂覆每根纤维

“原子层沉积使用由气体或液体产生的感兴趣材料的前体,这些气体或液体通过低压快速蒸发

在这种情况下,我们使用四氯化钛(四氯化钛)和水(H2O)作为前体

这是在加热到100℃和150℃的真空室中完成的,”他解释说

四氯化钛以0

25秒

当在真空中释放时,四氯化钛迅速蒸发并与纤维表面反应,结合到材料中存在的羟基自由基(OH-)和氧自由基(O2-)上

因为TiCI4不与自身反应,最初的脉冲只填充了一层,然后被蒸汽氧化

氢与氯结合,氧与钛结合,形成二氧化钛的第一个单层

这个过程重复大约1000次,一层一层地建立二氧化钛结构

为了去除PBAT衬底并释放二氧化钛纳米管,以受控的方式将材料加热到900℃

结果得到一片厚度约为100纳米的二氧化钛纳米管

“沉积技术基于表面反应,因此会形成均匀的涂层,一层一层地覆盖纤维

它相对简单,但需要自动化,以便严格控制材料的数量和扩散时间,”佩索阿说

作为过滤材料,二氧化钛纳米管片结合了阻挡大于特定尺寸的颗粒的机械优势和产生自由基的生物化学优势,当用紫外光照射时,自由基容易降解有机物

因为片材由纳米纤维制成,所以它具有大的表面积,这大大提高了反应速率

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