이란 연구진은 염료 오염물질을 신속하고 효과적으로 분해할 수 있는 상대적으로 청정한 나노촉매를 개발했다. 나노촉매는 새롭게 도핑된 양자점로 구성되었다. 이 연구결과는 Journal of Hazardous Materials에 게재되었다.

양자점은 1~20 nm의 크기를 가진 제로(zero)-차원의 반전도성 형광 무기(無機) 나노입자이다.

 

매우 작은 입자 크기는 다양한 반응을 수행할 수 있는 더 큰 표면을 제공할 수 있다. Yasouj University, 말렉-아슈타 기술대학(Malek-Ashtar University of Technology), 라지 대학(Razi University), Kharazmi (Tarbiat Moallem) University의 연구진은 아연 황화물의 양자점을 이용해서 생물학적 오염물질을 빠르고 신속하게 제거하거나 분해할 수 있는 새로운 방법을 개발했다.

이번 연구에서, 아연 황화물 양자점은 막을 만드는 재료(capping agent)로서 2-mercaptoethanol을 사용하는 화학 증착 방법을 통해서 만들어졌다. 양자점은 평균적으로 1~2 nm의 크기를 가진 순수한 형태와 철 이온으로 도핑된 형태로 합성되었다.

 

화합물의 특성 평가 후에, 그들은 액체 속의 공작석(malachite) 녹색 염료를 분해할 수 있는 새롭고, 효과적이며, 청정한 나노광촉매로서 사용되었다.

자외선 조사와 양자점을 사용하는 이종의 광촉매는 유기 물질로 오염된 수처리를 위한 흥미로운 방법이다. 이번 연구에서, Fe3+로 도핑된 ZnS 양자점과 순수한 ZnS 양자점이 MG(malachite green)의 광 탈색(photodecolorization)을 위해서 제조되었다.

 

양자점의 합성은 액체 속의 화학적 침전법을 사용해서 수행되었다. XRD 패턴은 도핑된 나노입자가 섬아연석(zinc blende) 구조를 가진 결정질이라는 것을 보여주었다. 도펀트 농도, pH, 나노광촉매 양, 조사(照査) 시간, MG의 제거 효율에 대한 초기 염료 농도의 효과가 조사되었다.

 

이 연구결과는 양자점이 높은 MG 탈색 효율을 가지고 Fe3+를 가진 도핑이 염료 제거를 촉진한다는 것을 증명했다. 염료의 최대 제거는 8.0의 pH에서 광촉매 투여를 위한 최적 값인 80 mg/L의 광촉매에서 달성되었다.

이 연구는 생물학적 오염물질의 분해와 제거의 분야에서 새로운 아이디어를 제공한다. 이 방법을 변형시키면, 이것은 석유화학 산업, 정류 산업, 염색, 산업 폐수의 정제에 사용될 수 있다.

 

이것은 미생물을 사용하는데 한계가 존재하는 분야에서 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 또한 시스템을 오염시키지 않으면서 폐수의 정화 후에 화합물을 회복하는데 매우 중요한 역할을 할 것이다.

 

이 연구결과는 Journal of Hazardous Materials에 “High-performance pure and Fe3+-ion doped ZnS quantum dots as green nanophotocatalysts for the removal of malachite green under UV-light irradiation”이라는 제목으로 게재되었다.