Ученые синтезировали новый композит, состоящий из частиц синтетического алмаза, покрытых никелевой оболочкой. Его высокие электрокаталитические характеристики позволяют эффективно и безопасно очистить бытовые и больничные сточные воды от парацетамола – одного из главных медицинских загрязнителей.

Результаты опубликованы в журнале Diamond and Related Materials.

Парацетамол признан одним из наиболее загрязняющих окружающую среду фармацевтических препаратов. Он может влиять на здоровье людей, вызывать аллергические реакции, а также негативно влиять на водные экосистемы. Поэтому возникает необходимость очистки сточных вод от его присутствия. Известно, что эту задачу можно решить методом электрокаталитического окисления и разложения парацетамола на безвредные для окружающей среды соединения.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ синтезировали частицы синтетического нелегированного алмаза, покрытого никелевой оболочкой. При этом алмаз служит ядром, а нанокластеры никеля образуют оболочку. Размер частиц алмаза составляет от 120 до 130 нанометров. Толщина никелевого покрытия на этих частицах варьирует от 2 до 30 нанометров.

Исследователи изучили электрохимическое поведение алмазных частиц с никелевым покрытием в реакциях электрокаталитического окисления метанола и парацетамола. Выяснилось, что алмазно-никелевый композит проявляет значительную электрокаталитическую активность, которая позволяет провести более полную нейтрализацию парацетамола до углекислого газа и воды, чем было возможно ранее. Это позволяет использовать разработанные частицы как для очистки сточных вод, так и в качестве анодных электрокатализаторов метанольных топливных элементов.

«Мы продемонстрировали, что полученные нами диэлектрические высококристаллические частицы синтетического нелегированного алмаза, покрытые кластерами никеля, имеют большую каталитическую активность. При этом материал обладает более высокой электрокаталитической активностью в реакциях электрохимического окисления метанола и парацетамола в щелочном электролите по сравнению с известными каталитически активными материалами. Процесс электрокаталитического окисления парацетамола на никель-алмазном электроде позволит достичь высокой степени очистки больничных сточных вод от этих загрязнителей и сделать этот процесс безопасным. Также позволит использовать данный никель-алмазный композит для замены дорогостоящих платины и палладия в топливных элементах», – рассказал Григорий Чурилов, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией аналитических методов исследования вещества Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.