Článek
Na vývoji spolupracoval tým vedený výzkumníky z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) Univerzity Palackého (UPOL) v Olomouci a Centra energetických a environmentálních technologií (CEET) na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava (VŠB-TUO).
Materiál, který vědci navrhli, zjednodušuje výrobní proces, nevyžaduje použití toxických organických rozpouštědel či drahých vzácných kovů a k fungování potřebuje pouze sluneční energii, kyslík a vodu.
Peroxid vodíku je jednou z nejdůležitějších průmyslových chemikálií. Je hojně využíván nejen v chemickém průmyslu, ale také ve farmacii, medicíně, textilním průmyslu a technologiích úpravy vod.
Trh s peroxidem vodíku se odhaduje na více než pět miliard amerických dolarů ročně (téměř 105 miliard Kč). Tradiční výroba látky je několikastupňový proces, který používá toxická organická rozpouštědla a je závislý na drahých katalyzátorech s palladiem. Vstupní chemikálie i odpadní produkty navíc mohou mít negativní vliv na zdraví a životní prostředí.
Už žádná toxická rozpouštědla
„Naším cílem bylo připravit materiál, který dovolí efektivní, ekologickou a levnou výrobu peroxidu vodíku. Při vývoji takového fotokatalyzátoru jsme se inspirovali strukturou a chováním enzymů v lidském těle. Výsledkem je technologie, která nevyžaduje toxická organická rozpouštědla ani drahé vzácné kovy a využívá levný materiál na bázi uhlíku, dusíku a mědi, jenž funguje ve vodě pouze s použitím slunečního záření a vzdušného kyslíku,“ uvedl vedoucí výzkumných týmů CATRIN a CEET Radek Zbořil.
Při vývoji nového fotokatalyzátoru napodobili čeští vědci funkci cytochromu c oxidázy, tedy enzymu, který lidským buňkám umožňuje získávat energii přenosem elektronů na kyslík. K tomuto přenosu využívá atomy mědi ve své struktuře, a právě na tento mechanismus vědci vsadili.
Podle jednoho z autorů práce Lukáše Zdražila, který také působí v CATRIN a CEET, výzkumníci velmi přesně napodobili chemické okolí kovů ve struktuře enzymu a na povrchu velmi malých uhlíkových nanočástic s fotokatalytickými vlastnostmi pak ukotvili atomy mědi.
„Právě mezi uhlíkovými nanočásticemi, atomy mědi a molekulou kyslíku dochází po ozáření světlem k velmi efektivnímu přenosu elektronů, který se podobá enzymatickému ději a dovoluje dosáhnout vysoké produkce peroxidu vodíku,“ poznamenal.
Výroba peroxidu vodíku pomocí slunečního záření a vody je již několik let cílem vědeckých týmů na celém světě, neboť nevyžaduje toxická organická rozpouštědla a nevznikají při ní toxické vedlejší produkty.