WYBRANE MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA NANOSTRUKTUR W INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Obecnie ludzkość stoi przed wyzwaniami, jakie stanowią: remediacja środowiska,
monitorowanie zanieczyszczeń oraz poszukiwanie czystych źródeł energii.
W pracy prezentowane są perspektywy efektywnego zastosowania nanostruktur
w katalitycznym i fotokatalitycznym rozkładzie zanieczyszczeń, w czujnikach
toksycznych materiałów i w przyjaznych dla środowiska metodach wytwarzania
energii z odnawialnych źródeł. Badania w dziedzinie nanotechnologii skupiają się
na nanostrukturach, których wyjątkowe własności zależne od ich kształtów i rozmiarów
pozwalają na szerokie potencjalne zastosowania. Wykorzystywanie nanostruktur
umożliwia miniaturyzację urządzeń pracujących w różnych środowiskach
np. w wodzie, powietrzu glebie, na wysypiskach śmieci i w innych zanieczyszczonych
miejscach lub obiektach. Perspektywy zastosowań nanostruktur w inżynierii
środowiska są interesujące dzięki ich szczególnym własnościom termicznym,
mechanicznym, chemicznym, magnetycznym i optycznym. W pracy prezentowane
są różne sposoby wykorzystania nanotechnologii. Spośród wielu perspektywicznych
zastosowań nanostruktur, najbardziej interesujące w kontekście
ochrony środowiska są następujące możliwości: katalityczny i fotokatalityczny
rozkład toksycznych związków chemicznych, detekcja zanieczyszczeń, termoelektryczna
konwersja energii oparta na zjawisku Seebecka i Peltiera jak również
fotowoltaika. Użyteczne struktury, które mogą znaleźć zastosowania mają różnorodne
formy. Mogą to być: nanocząstki Fe, TiO2, ZnO, nanokolumny ZnO pokryte
radialnie przez kryształki TiO2 lub nanokolumny ZnO/V2O5, jak również zbudowane
z CdS/CdTe, InP, Si, InP TiO2/metal szlachetny, nanorurki węglowe, nanodźwignie
krzemowe, nanokompozyty typu half-Heuslers oraz z takich materiałów
jak PbTe, CoSb3, BiTe3.

Pełny tekst (pdf)

[1] Cho K., Ruebusch D.J., Lee M.H., Moon J.H., Ford A.C., Kapadia R., Takei K.,
Ergen O., Javey A.: Molecular Monolayers for Conformal, Nanoscale Doping of InP
Nanopillar Photovoltaics, Applied Physics Letters, vol. 98, no. 20, 2011, pp.
203101-1 – 203101-3.
[2] Filipponi L., Sutherland D.: Nanoyou Teachers Training Kit in Nanotechnologies,
European Commision Document, Denmark, 2010.
[3] Kamat P.V., Meisel D.: Nanoscience opportunities in environmental remediation.
C.R. Chimie, vol. 6, no. 8, 2003, pp. 999-1007.
[4] Kapadia R., Fan Z., Takei K., Javey A.: Nanopillar photovoltaics: Materials, processes,
and devices. Nano Energy, vol. 1, no. 1, 2012, pp. 132-144.
[5] Liu W., Yan X., Chen G., Ren Z.: Recent advances in thermoelectric nanocomposites,
Nano Energy, vol. 1, no. 1, 2012, pp. 42-56.
[6] Modi A., Koratkar N., Lass E., Wei B., Ajayan P.M.: Miniaturized Gas Ionization
Sensors Using Carbon Nanotubes, Nature, vol. 424, no. 6945, 2003, pp. 171-174.
[7] Pan B., Xing B.: Adsorption Mechanisms of Organic Chemicals on Carbon Nanotubes.
Environmental Science & Technology, vol. 42, no. 24, 2008, pp. 9005-9013.
[8] Shanov V., Yun Y.-H., Schulz M.J.: Synthesis and Characterization of Carbon
Nanotube Materials. Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy,
vol. 41, no.4, 2006 pp. 377-390.
[9] Zhang W.-x.: Nanoscale iron particles for environmental remediation: An overview.
Journal of Nanoparticle Research, vol. 5, 2003, pp. 323-332.
[10] Zou C.W., Gao W.: Fabrication, Optoelectronic and Photocatalytic Properties of
Some Composite Oxide Nanostructures. Transaction on Electrical and Electronic
Materials, vol. 11, no. 1, 2010, pp. 1-10.