Denumire entitate: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor
Denumirea rezultatului de cercetare: Materiale compozite polimer-oxid cu proprietati fotocatalitice
Descrierea rezultatului de cercetare:
Prepararea materialelor și optimizarea metodelor implicate în purificarea apelor reziduale sunt unele dintre cele mai întâlnite direcții de cercetare din ultimii ani. Materialele polimerice folosite ca suport pentru încorporarea de nanostructuri fotocatalitice sunt considerate de viitor iar, dintre acestea, polimerii precum polidimetilsiloxanul, inerți din punct de vedere chimic și rezistenți termic, îndeplinesc cerințele necesare pentru utilizarea în aplicații precum reactoare fotocatalitice fabricate să lucreze prin iradierea cu lumină solară. Datorită hidrofobicității ridicate, încorporarea particulelor de fotocatalizator (substanță capabilă să absoarbă lumină și să inițieze sau să accelereze o reacție chimică) trebuie realizată pe suprafața materialului pentru a permite interacția directă dintre fotocatalizator și apele poluate. Se ajunge astfel la structuri spongioase cu porozitate ridicată care au capacitatea de absorbție ridicată și suprafață specifică mare, facilitând procesul de fotocataliză.
Cercetătorii Monica Enculescu, Mihaela Beregoi, Mihaela Bunea, Mihaela Trandafir și Ionuț Enculescu, de la INCDFM, au publicat recent în revista Results in Engineering (vol. 27, 2025, 107083) lucrarea „Efficient and reusable 3D TiO₂@PDMS sponge composites for solar driven photocatalytic degradation of water pollutants”, https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.107083 care prezintă dezvoltarea unor materiale compozite inovatoare, destinate tratării sustenabile a apelor uzate prin utilizarea energiei solare.
Tratarea apelor uzate rămâne o problemă presantă, pe fondul creșterii consumului global și a deversării continue de poluanți chimici în mediu, unul dintre cele mai poluante domenii fiind industria textilă.
În acest context, studiul raportează fabricarea unor bureți reutilizabili 3D TiO₂@PDMS, prin metoda șablon a matricei de sacrificiu. Morfologia și structura poroasă au fost optimizate prin varierea dimensiunilor particulelor-șablon de zahăr, iar nanoparticulele de TiO₂ (1%, 5% și 10%) au fost adăugate pentru îmbunătățirea eficienței catalitice. Sub iradiere solară, materialele au degradat complet Rhodamina B (RhB), menținându-și performanța în patru cicluri succesive de reutilizare.
Lucrarea demonstrează o metodă scalabilă industrial de obținere a unor bureți 3D din PDMS funcționalizați cu nanoparticule de TiO2, cu eficiență ridicată (aproximativ 100%) și reutilizabili, cu arhitecturi poroase ajustabile, capabili să degradeze coloranți organici precum Rhodamina B sub lumină solară și să își păstreze performanța pe mai multe cicluri de utilizare. Bureții prezintă stabilitate mecanică ridicată, compresibilitate și durabilitate, iar îndepărtarea completă a colorantului a fost posibilă datorită acțiunii combinate de adsorbție și fotocataliză.
Strategia propusă oferă o soluție durabilă, bazată pe energia solară, pentru epurarea apelor https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.107083.
Domenii de aplicabilitate: Tratarea apelor uzate/Ape curate
Contact: Monica Enculescu, [email protected]
Persoana de contact din partea echipei MSP: Andrei Groșeanu
Email: [email protected]
Telefon: +40739.918.015