Nano

Gli ingegneri dell'Università di Vienna hanno sviluppato un nuovo materiale composito che costituisce un filtro efficiente per rimuovere gli inquinanti organici dall'acqua. Il sistema utilizza "nano-spugne" superporose incastonate su un foglio di grafene.

La chiave per i nuovi filtri è una classe di materiali chiamati strutture organiche covalenti (COF). Queste strutture sono estremamente porose, il che conferisce loro un'enorme superficie contenuta in un piccolo spazio, il che significa che sono efficaci nell'aggrapparsi a grandi quantità di molecole. Materiali correlati noti come strutture metallo-organiche (MOF) sono allo studio per l'uso nella cattura del carbonio, nella desalinizzazione o nell'estrazione di acqua potabile dal nulla, e i COF potrebbero avere una serie di funzioni simili.

Per il nuovo studio, i ricercatori si sono concentrati sull’utilizzo di un COF per rimuovere i coloranti organici dall’acqua. Queste sostanze chimiche sono un comune inquinante delle acque reflue industriali e possono essere tossiche e cancerogene, oltre che difficili da rimuovere.

Il team ha modificato il COF per far sì che afferrasse selettivamente le molecole di colorante organico. Ciò implica dare ai pori la giusta forma e dimensione – tra 0,8 e 1,6 nanometri – e conferire alla superficie una carica negativa, per attrarre le molecole di colorante caricate positivamente.

Ma c’era un altro ostacolo da superare. Quando il materiale viene utilizzato nella sua forma in polvere, i pori sui bordi esterni si riempiono prima di molecole, lasciando quelli al centro vuoti e sostanzialmente inutili. Quindi il team ha sviluppato un modo per distribuire il COF facendolo crescere su un foglio di grafene.

Il risultato finale è stato uno strato di COF spesso due nanometri su uno strato di grafene a singolo atomo, che ha aumentato la capacità massima del materiale di trattenere molecole di colorante organico. Il grafene stesso ha pori abbastanza grandi, consentendo all'acqua di fluire rapidamente mentre il COF fa il suo lavoro.

"I grandi pori della rete di grafene in combinazione con lo strato ultrasottile di COF e il suo gran numero di siti di adsorbimento consentono quindi un trattamento delle acque reflue particolarmente rapido ed efficiente", hanno affermato i ricercatori.

Secondo il team, la tecnica dovrebbe anche essere abbastanza economica. Non è necessario utilizzare molto grafene e il COF può essere ripulito e riutilizzato.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Angewandte Chemie.

Fonte: Università di Vienna