Forskere ved Sintef har 3D-printet objekter som kan brukes som fotokatalysatorer. Bruksområdet er rensing av vann, men forsker Mathieu Grandcolas hevder at metoden også kan utvides til andre katalytiske reaksjoner, så som CO2-konvertering eller produksjon av hydrogen.
Fotokatalyse er en prosess der lysenergi brukes til å utløse en kjemisk reaksjon. Spesifikt involverer det bruk av et materiale som kalles en fotokatalysator, som absorberer lys og bruker energien til å sette i gang en reaksjon som ellers ikke ville skjedd. For eksempel er en vanlig anvendelse av fotokatalyse ved vannrensing. Visse fotokatalytiske materialer, som titandioksid (TiO2), kan brukes til å bryte ned forurensninger i vannet når de utsettes for lys. Energien fra lyset får fotokatalysatoren til å samhandle med forurensningene og gjøre dem om til ufarlige stoffer.
3D-printteknologi har blitt et kraftig verktøy for å produsere komplekse strukturer som katalytiske og fotokatalytiske reaktorer.
– Nylig deponerte vi TiO2 fotokatalytiske nanopartikler på 3D-printede åpne strukturer i polyamid ved å bruke en enkel impregneringsmetode, sier Grandcolas som har samarbeidet med Anna Lind om dette prosjektet.
– Den fotokatalytiske aktiviteten mot nedbrytning av en vanlig forurensning ble testet og viste lovende resultater.
Dessuten er den fotokatalytiske effektiviteten til et materiale sterkt påvirket av mengden lys som mottas på overflaten av fotokatalysatoren. Ved bruk av 3D-strukturer er det naturlig nok en stor andel av strukturoverflaten som ikke blir bestrålt av lys, og derfor et tap av aktivitet.
– Derfor foreslo vi å rotere 3D-strukturen for å dra nytte av hele overflaten av det fotokatalytiske materialet og derfor maksimere bestrålingen på hele overflaten av reaktoren, forteller Grandcolas.
– Ved å bruke denne enkle teknikken observerte vi forbedret fotokatalytisk aktivitet, og vi foreslo derfor en ny tilnærming for fremtidige fotokatalytiske reaktorer, sier Grandcolas.
– Vi utviklet også lignende fotokatalytiske strukturer ved å bruke 3D-printing av en titanlegering. Ytterligere overflatemodifikasjoner genererer titandioksid «nanorør» på overflaten og forbedrer adsorpsjonen og nedbrytningen av enkelte kjemikalier betydelig, avslutter Grandcolas.
Du kan lese rapporten på engelsk her.
