Сегодня внимание к перекиси водорода связано с ее испытаниями для дезинфекции респираторов N95, повторное использование которых поможет преодолеть дефицит защитных средств для медицинских работников во время пандемии COVID-19.
Однако недолгий срок хранения этого химического вещества и его нестабильность может сделать такую дезактивацию слишком дорогостоящей. Дело в том, что перекись водорода довольно быстро распадается на воду и кислород под воздействием воздуха или света.
Решить эту проблему поможет новое изобретение ученых, которое стало возможно благодаря сотрудничеству между Калифорнийским университетом, Колумбийским университетом, Брукхейвенской национальной лабораторией и Университетом Калгари.[1] Команда химиков разработала быстрый, простой и недорогой метод генерации перекиси водорода для которого требуется всего лишь маленькая колба, воздух, готовый электролит, катализатор и электричество. Важным преимуществом является и то, что новый метод менее токсичен, чем промышленные процессы.
Метод основан на химической реакции, в которой одна молекула кислорода объединяется с двумя электронами и двумя протонами в растворе кислотного электролита с образованием перекиси водорода. Этот тип реакции известен как двухэлектронная реакция восстановления кислорода, и она позволяет производить разбавленную перекись водорода с желаемой концентрацией.
Ключ к этой реакции — специальный катализатор, разработанный командой. Он состоит из углеродных нанотрубок, которые были частично окислены, то есть на этих трубках атомы кислорода были прикреплены к крошечным кластерам из трех-четырех атомов палладия.
Первоначально команда разработала этот метод, чтобы сделать процесс утилизации батарей более экологичным. Перекись водорода является одним из химических веществ, используемых для извлечения и восстановления металлов, таких как медь, никель, кобальт и магний, из использованных литий-ионных аккумуляторов. Ученые работали над этим проектом около полутора лет, пока пандемия COVID-19 не изменила направление их исследований.
По их мнению, созданная ими технология позволит производить перекись водорода непосредственно в медицинских центрах и больничных аптеках, что позволит этим учреждениям сократить затраты на дезинфекцию масок N95 на 50–70%.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Qiaowan Chang, Pu Zhang, Amir Hassan Bagherzadeh Mostaghimi, Xueru Zhao, Steven R. Denny, Ji Hoon Lee, Hongpeng Gao, Ying Zhang, Huolin L. Xin, Samira Siahrostami, Jingguang G. Chen, Zheng Chen. Promoting H2O2 production via 2-electron oxygen reduction by coordinating partially oxidized Pd with defect carbon. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15843-3
