En forskargrupp från TU Wien och Università Politecnica delle Marche (Italien) har lyckats utveckla speciella nanopartiklar av titanoxid som kan tillsättas till kommersiellt tillgänglig väggfärg för att etablera en självrenande förmåga. Nanopartiklarna är fotokatalytiskt aktiva och kan använda solljus, inte bara för att binda ämnen från luften, men också för att bryta ner dem efteråt. Väggen gör luften renare samtidigt som den rengör sig själv.
En mängd olika föroreningar förekommer i inomhusluften. Det kan vara allt från rester av rengöringsmedel och hygienprodukter till molekyler som produceras under matlagning eller som avges av material som till exempel läder. I vissa fall kan detta leda till hälsoproblem.
– I åratal har människor försökt använda anpassade väggfärger för att rena luften. Nanopartiklar av titanoxid är särskilt intressanta i detta sammanhang. De kan binda och bryta ner ett brett spektrum av föroreningar, säger Professor Günther Rupprechter från Institutet för materialkemi vid TU Wien.
Men att bara lägga till vanliga nanopartiklar av titandioxid till färgen kommer att påverka färgens hållbarhet. Precis som föroreningar bryts ned av nanopartiklarna kan de också göra färgen i sig instabil och leda till sprickbildning. I värsta fall kan flyktiga organiska föreningar till och med frigöras, vilket i sin tur kan vara skadligt för hälsan.
Självrengörande med ljus
Nanopartiklarna kan dock rengöra sig själva om de bestrålas med UV-ljus. Titanoxid är en så kallad fotokatalysator, det vill säga ett material som möjliggör kemiska reaktioner när det utsätts för lämpligt ljus. UV-strålning skapar fria laddningsbärare i partiklarna, vilket inducerar nedbrytning av de fångade föroreningarna från luften. På så sätt oskadliggörs föroreningarna, men blir inte kvar permanent på väggfärgen. Väggfärgen förblir stabil på lång sikt. I praktiken är detta dock till liten nytta, eftersom det skulle vara arbetsamt att upprepade gånger bestråla väggen med intensivt UV-ljus för att driva självrengöringsprocessen.
– Vårt mål var därför att modifiera dessa partiklar så att den fotokatalytiska effekten också kan induceras av vanligt solljus, förklarar Günther Rupprechter.
Detta uppnås genom att införliva vissa ytterligare atomer till nanopartiklarna av titanoxid, såsom fosfor, kväve och kol. Som ett resultat ändras ljusfrekvenserna som kan påverka partiklarna, och i stället för bara UV-ljus utlöses fotokatalys då också av vanligt synligt ljus.
– Vi har nu undersökt detta fenomen i detalj med hjälp av en mängd olika analysmetoder och har kunnat visa hur dessa partiklar beter sig, före och efter att de lagts till väggfärgen, säger Qaisar Maqbool, den första författaren till studien.
Forskargruppen blandade de modifierade titanoxidnanopartiklarna med en vanlig, kommersiellt tillgänglig väggfärg. Efter man hade målat en vägg behandlades den med en lösning som innehöll föroreningar. Därefter kunde 96 % av föroreningarna brytas ner av vanligt solljus. Färgen i sig förändras inte eftersom föroreningarna inte bara binds, utan också bryts ner med hjälp av solljus.
