촉매는 제초제로 오염된 물을 정화하고 수소를 생성합니다.

[아름이]

촉매는 제초제로 오염된 물을 정화하고 수소를 생성합니다.
날짜:
2023년 3월 3일
원천:
오리건주립대학교
요약:
연구원들은 제초제로 오염된 물을 정화하는 동시에 수소를 생산하는 이중 목적 촉매를 개발했습니다.

전체 이야기
Oregon State University College of Science의 연구원들은 제초제로 오염된 물을 정화하는 동시에 수소를 생산하는 이중 목적 촉매를 개발했습니다.

OSU 공과 대학 및 HP Inc.의 연구원을 포함하는 이 프로젝트는 수질 오염이 주요 글로벌 문제이고 수소가 깨끗하고 재생 가능한 연료이기 때문에 중요합니다.

광활성 촉매를 탐구한 연구 결과는 오늘 ACS Catalysis 저널에 발표되었습니다 .

OSU의 Kyriakos Stylianou는 "우리는 산화와 환원을 단일 프로세스로 결합하여 효율적인 광촉매 시스템을 달성할 수 있습니다."라고 말했습니다. "산화는 광분해 반응을 통해 발생하고 수소 발생 반응을 통해 환원이 발생합니다."

촉매는 영구적인 화학 변화를 일으키지 않고 화학 반응 속도를 증가시키는 물질입니다.

광촉매는 빛을 흡수하여 더 높은 에너지 수준에 도달하고 그 에너지를 산화를 통해 유기 오염 물질을 분해하는 데 사용할 수 있는 물질입니다. 광촉매의 많은 응용 분야 중에는 얼룩과 냄새에 강한 벽, 바닥, 천장 및 가구용 자가 세척 코팅이 있습니다.

화학 조교수인 Stylianou는 금속-유기 구조(MOF)에서 파생된 이산화티타늄 광촉매와 관련된 연구를 주도했습니다.

유기 "링커" 분자로 둘러싸인 양전하를 띤 금속 이온으로 구성된 MOF는 조정 가능한 구조적 특성과 나노 크기의 기공을 가진 결정성 다공성 물질입니다. MOF의 속성을 결정하는 다양한 구성 요소로 설계할 수 있습니다.

MOF의 소성(녹지 않고 높은 가열) 시 이산화티타늄과 같은 반도체 물질이 생성될 수 있습니다. 이산화티타늄은 가장 일반적으로 사용되는 광촉매이며 광물 아나타제, 금홍석 및 브루카이트에서 발견됩니다.

Stylianou와 OSU 공과 대학의 Líney Árnadóttir 및 HP의 William Stickle을 포함한 협력자들은 질소와 황으로 도핑된 아나타제가 동시에 수소를 생산하고 많이 사용되는 제초제인 글리포세이트를 분해하기 위한 최고의 "두 마리 일석이조" 광촉매임을 발견했습니다.

N-포스포노메틸 글리신 또는 PMG로도 알려진 글리포세이트는 라운드업(Roundup)이라는 상품명으로 시장에 처음 등장한 이후 지난 50년 동안 농업 분야에 널리 뿌려졌습니다.

"사용된 PMG의 전체 양 중 적은 비율만이 작물에 의해 흡수되고 나머지는 환경에 도달합니다."라고 Stylianou는 말했습니다. "그것은 PMG가 토양과 지하수로 침출되는 것과 관련하여 우려를 일으키며 오염된 물은 지구상의 모든 생명체의 건강에 해로울 수 있습니다. 그리고 수로로 침출되는 제초제는 수질 오염의 주요 원인입니다. "

수소가 발견되는 일련의 화합물 중에서 물이 가장 일반적이며 광촉매를 통해 물을 분해하여 수소를 생산하는 것은 이산화탄소 생산 공정을 통해 천연 가스에서 수소를 추출하는 기존 방법보다 깨끗하고 지속 가능합니다. 메탄-증기 개질로 알려져 있습니다.

수소는 에너지 관련 역할 외에도 많은 과학 및 산업 목적에 사용됩니다. 자동차용 연료 전지, 암모니아를 포함한 많은 화학 물질 제조, 금속 정제 및 플라스틱 생산에 사용됩니다.

"물은 풍부한 수소 공급원이며 광촉매는 수소 생산 및 환경 개선을 위해 지구의 풍부한 태양 에너지를 활용하는 방법입니다."라고 Stylianou는 말했습니다. "우리는 광촉매를 통해 유기 오염 물질을 제거하거나 유용한 제품으로 전환하면서 재생 가능한 연료를 생산할 수 있음을 보여주고 있습니다."

대학원생 Emmanuel Musa, 박사후 연구원 Sumandeep Kaur, 학생 Trenton Gallagher 및 Thao Mi Anthony가 포함된 공동 작업에서는 자주 사용되는 다른 두 가지 제초제인 글루포시네이트 암모늄과 2,4-디클로로페녹시아세트산에 의해 오염된 물에 대해 광촉매를 테스트했습니다. 그것은 그것들을 포함하는 물에서도 작동했습니다. 심지어 이 두 화합물과 PMG가 포함된 물도 마찬가지였습니다.

이 연구는 OSU 화학부, 미국 에너지부 및 국립 과학 재단의 자금 지원을 받았습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/