3D纳米技术毯为清洁饮用水提供了新途径

研究人员开发了一种新材料，通过利用阳光的力量，可以清除水中的危险污染物。通过软化学凝胶和静电纺丝（一种向液体施加电力以制造小纤维的技术）的结合，该团队构建了薄纤维状的二氧化钛条带（TiO₂), 一种经常用于太阳能电池、气体传感器和各种自清洁技术的化合物

尽管是一种很好的替代能源，但利用TiO的太阳能燃料系统₂ 纳米粒子通常功率有限，因为它们只能通过吸收不可见的紫外线进行光催化或产生化学反应。这可能会给实施带来重大挑战，包括效率低和需要复杂的过滤系统

然而，当研究人员在材料中添加铜来改善这一过程时，他们的新结构，即纳米垫，能够吸收足够的光能来分解空气和水中的有害污染物，该研究的主要作者、俄亥俄州立大学材料科学与工程教授Pelagia Iren Gouma说

她说：“还没有一种简单的方法可以制造出像毯子这样的东西，你可以躺在水上开始产生能量。”。“但我们是唯一制造出这些结构的人，也是唯一证明它们确实有效的人。”

这项研究最近发表在《高级科学》杂志上

当二氧化钛吸收光时，会形成电子，氧化水并攻击污染物，慢慢破坏它们，直到它们变得无害。当添加铜时，该过程会被增压，使其更加有效

Gouma说，为了确定这一点，研究人员努力表征纳米垫的更新特性，以了解它的行为方式以及它与其他自清洁纳米粒子的不同之处。她说，令人惊讶的是，研究人员发现，与传统的太阳能电池相比，这些纳米垫在自然阳光下可以更成功地发电

她说：“这些纳米垫可以用作发电机，也可以用作水修复工具。”。“在这两种方式中，你都有一种迄今为止报道的效率最高的催化剂。”

这些轻质、易于拆卸的纤维垫可以漂浮在任何水体上并在任何水体中运行，甚至可以通过多次清洁循环重复使用。由于纳米垫非常有效，研究人员设想，它们可以用来清除发展中国家的工业污染物，将原本被污染的河流和湖泊变成清洁的饮用水源

此外，由于这项技术不会像某些太阳能电池系统那样产生任何有毒副产品，纳米垫非常环保。“这是一种安全的材料，不会伤害任何东西，而且尽可能干净，”豪马说

尽管如此，尽管该团队的技术非常高效，但商业规模的扩大需要多长时间取决于行业对该产品的关注程度。豪马说：“我们有大量生产它们并将其转化为各种行业的工具。”。“唯一的限制是，它需要有人利用这些丰富的资源。”

总体而言，该研究的结果表明，纳米垫在未来的许多光催化应用中可能是一种有前景的工具，包括环境修复等长期可持续性努力以及太阳能驱动的氢气生产

与此同时，该团队计划研究进一步优化材料的方法

“这种材料在纳米技术的新形式方面是全新的，”Gouma说。“这真的令人印象深刻，我们对此感到非常兴奋。”