TiO2

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 4200 (2023) Citare questo articolo

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Pellicole fotocatalitiche adesive nanoparticellari drogate con TiO2–Ag (TiO2–Ag–NP) sono state utilizzate per valutare la capacità di ridurre il carico di particelle microbiche interne. L'applicazione di una pellicola adesiva fotocatalitica di facile utilizzo per ripulire gli spazi abitativi interni dall'inquinamento microbico, rappresenta una novità nel campo dei dispositivi fotocatalitici. La riduzione è stata ottenuta mediante fotocatalisi in spazi selezionati, solitamente con sovraffollamento (≥ 3 individui) nelle comuni ore lavorative giornaliere, e previo monitoraggio del microclima interno. Pellicole fotocatalitiche adesive nanoparticellari drogate con TiO2–Ag (TiO2–Ag–NP) sono state applicate in cinque tipi di spazi abitativi, tra cui scuole e luoghi di lavoro. L'inquinamento microbico è stato valutato al tempo 0 (lontano dalla pulizia di routine, ≥ 9 ore) e per tutte le 2-4 settimane successive all'applicazione del fotocatalizzatore mediante luminometria relativa all'unità di luce (RLU) e valutazione microbica indiretta (unità formanti colonie per metro cubo, CFU/ m3). Il fotocatalizzatore TiO2–Ag–NP ha ridotto RLU e CFU/m3 in percentuali superiori al 70% portando a RLU ≤ 20 e presenza microbica ≤ 35 CFU/m3. Il TiO2–Ag–NP descritto è in grado di ridurre l'inquinamento microbico alla soglia RLU più bassa (≤ 20) entro 60 minuti alla luce del giorno in una sala prove standardizzata di 100 m2. La correlazione tra RLU e CFU/m3 è risultata positiva (r = 0,5545, p < 0,05), valutando che la riduzione microbica delle aree interne da parte del film adesivo TiO2–Ag–NP fosse reale. I fotocatalizzatori Titania rappresentano strumenti promettenti per garantire la pulizia e la sanificazione dell’aria nei microclimi interni viventi con un approccio a basso costo, fattibile e semplice. Questo approccio rappresenta un approccio facile da gestire, conveniente, fattibile ed efficace per ridurre l’inquinamento microbico negli spazi interni, semplicemente attaccando una pellicola adesiva TiO2–Ag–NP alla parete.

L’uso del biossido di titanio con film sottili di nanoparticelle di Ag (TiO2–Ag–NP) come catalizzatore foto-ossidativo per rimuovere inquinanti chimici o contaminazioni microbiche, risale a pochi decenni fa, quando questo approccio era apprezzato per il suo rapporto costo-efficacia, la massima ossidazione velocità a temperatura ambiente, velocità elevate del condotto e tolleranza a bassa caduta di pressione1,2,3,4,5,6.

Diversi tipi di tecnologie a film sottile, come il rivestimento con spin7, l'evaporazione con fascio elettronico, la deposizione di vapori chimici8 o lo sputtering con magnetron9, sono in grado di costruire un film sottile composto di elementi TiO2 (100 nm) uniti e/o complessati con argento (Ag) nanoparticelle (solitamente ≤ 10 nm, intervallo 1–100 nm), tramite vari metodi, come il doping10,11, la formazione di eterogiunzione12 o l'impianto di ioni metallici o altri13. Il componente TiO2 funziona come un semiconduttore, avendo un gap energetico (EG) = 3–3,3 eV, nonostante questo valore dipenda dalle diverse forme allotropiche della titania. Quando TiO2 viene irradiato con fotoni di energia maggiore di EG (corrispondenti cioè ad una lunghezza d'onda λ ≤ 390 nm), allora un elettrone è in grado di superare questo gap energetico e può essere promosso dalla banda di valenza a quella di carica conduzione. Il gap di valenza è in grado di reagire con le molecole d'acqua assorbite sul film sottile del fotocatalizzatore, formando alcuni radicali derivati ​​dall'ossigeno, come il radicale ossidrile (·OH-), che sono in grado di danneggiare gravemente le cellule batteriche. o direttamente su eventuali composti organici adsorbiti. Quindi, il film fotocatalitico su un supporto adesivo14,15, è in grado di convertire le specie reattive dell'ossigeno (ROS) in perossido di idrogeno, che viene utilizzato dall'Ag per potenziare l'uccisione dei batteri16.

Ad oggi, l’applicazione diffusa di dispositivi che utilizzano la nanotecnologia TiO2–Ag è in rapida crescita, sia negli spazi pubblici interni che nelle strutture domestiche, a causa di un crescente riconoscimento della capacità di TiO2–Ag–NP di ridurre la contaminazione microbica interna e di lasciare un ambiente libero17,18,19. L’uso di film fotocatalitici TiO2–Ag–NP di recente brevetto19,20, che possono essere facilmente applicati a pareti o finestre per esercitare una rimozione fine dell’inquinamento microbico presente nell’aria, sta attirando l’interesse del pubblico grazie al relativo basso costo, alla facilità di maneggevolezza e bassa tossicità della fotocatalisi mediata da TiO220. Recentemente abbiamo dimostrato che questi dispositivi fotocatalitici facili da maneggiare (sottili pellicole adesive) erano in grado di abbattere gli inquinanti microbici negli spazi interni dei veicoli pubblici, solitamente sovraffollati di alunni, studenti o clienti20. Questo studio rappresenta un ulteriore bilancio della nostra ricerca sugli spazi abitativi interni.