Một nhóm các kỹ sư châu Âu và Israel đã phát triển được hỗn hợp graphene-titanium dioxide dùng để phủ lên bề mặt các tòa nhà hoặc đường phố có thể hấp thụ các chất ô nhiễm nhằm cải thiện chất lượng không khí trong các thành phố.
Hợp chất gồm graphene và titanium dioxide có thể dùng để phủ lên các bề mặt đường, vỉa hè, tường nhà giúp loại bỏ các oxit nitơ (Nox) gây ô nhiễm không khí do khí thải xe hơi và khói nhà máy gây ra - (Ảnh: Depositphotos)
Theo Nanoscale, trong tất cả các chất gây ô nhiễm không khí, carbon dioxide gây hiệu ứng nhà kính được con người tập trung chú ý nhất. Tuy nhiên, carbon dioxide không phải là thủ phạm duy nhất. Ngày nay, gây ô nhiễm không khí còn có oxit nitric (NO) và oxit nitơ (NOx) cũng như các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi - sản phẩm của quá trình đốt cháy không hết nhiên liệu, các quá trình công nghiệp khác nhau...
Tìm cách phát triển các phương pháp làm sạch không khí khỏi các chất này, các nhà khoa học chuyển sang dùng titanium dioxide (TiO2) - một hợp chất đã được sử dụng rộng rãi, ví dụ, trong thuốc nhuộm hoặc kem chống nắng. Titanium dioxide có khả năng hấp thụ các photon bức xạ Mặt trời và là một chất xúc tác giúp trung hòa nhanh chóng các hợp chất nguy hiểm khác nhau trong không khí. Tuy nhiên, cho đến nay, hiệu quả của một quá trình như vậy chỉ đạt khoảng 45% và gần đây, các nhà phát triển châu Âu và Israel mới đưa được chỉ số này lên 70%.
Graphene trở thành "thành phần bí mật" giúp tăng hiệu quả. Họ đã thu được các cấu trúc graphene phẳng bằng cách tẩy tế bào than chì trong dung dịch với việc bổ sung các hạt nano titanium dioxide. Loại bột với các cấu trúc nhỏ như vậy có thể được gọi là hỗn hợp chứa các yếu tố xúc tác quang (hạt nano) trong một ma trận graphene vững chắc.
Theo các tác giả của công trình nghiên cứu, hợp chất này khá thuận tiện và ổn định, phù hợp để phủ trên bất kỳ bề mặt đường nào - cho dù đó là đường, vỉa hè, cột điện và tường của các tòa nhà. Và dưới tác động của ánh sáng Mặt trời, nó thụ động làm sạch không khí khỏi các oxit nitơ (Nox), biến chúng thành nitrat, có thể bị nước rửa trôi. Các thử nghiệm với việc sử dụng rhodamine (một sắc tố chứa nitơ có đặc tính tương tự các chất gây ô nhiễm không khí) cho thấy rằng một hỗn hợp graphene-titanium dioxide phá hủy rhodamine hiệu quả hơn 40% so với titanium dioxide tinh khiết. Đối với oxit nitơ, chỉ số này thậm chí còn cao hơn 70%.