Per- a polyfluoralkylová sloučeniny (PFAS) jsou velkým ekologickým problémem, zajímavou možností, jak se jich zbavit ve vodě je fotokatalyzátor založený na směsném sulfidu kadmia a india.
Autokláv – reaktor konstruovaný pro reakce probíhající za vysokého tlaku a teploty.
Fotokatalyzátor – látka, která katalyzuje chemickou reakci za přítomnosti světla. Velmi oblíbeným fotokatalyzátorem je oxid titaničitý.
PFAS – per- a polyfluoroalkylové látky, skupina syntetických chemických sloučenin, které obsahují fluor.
Solvotermální syntéza – syntéza probíhající v rozpouštědle za teploty vyšší než je teplota varu použitého rozpouštědla. Jelikož tyto reakce musí být prováděny za vyššího tlaku, využívají se jako reakční nádoby autoklávy.
Tématu detekce PFAS je věnována i část jednoho z letošních čísel Chemagazínu, což pěkně ilustruje jeho aktuálnost. Odbourávání těchto látek je náročné kvůli vysoké pevnosti vazby C-F, z tohoto důvodu se PFAS hromadí v životním prostředí a samozřejmě se dostávají i do našeho organismu.
Nový materiál je směsný sulfid kadmia a india, CdIn2S4. Syntéza byla provedena solvotermálně, tzn. v autoklávu, za teploty vyšší než je teplota varu rozpouštědla. To je výhodnější postup, než syntéza v pevné fázi. Jako zdroj kovů byly využity chloridy, kademnatý a inditý. Zdrojem síry byl thioacetamid. Jako surfaktant sloužil PVP (polyvinylpyrrolidon).
Navážky výchozích látek byly rozpuštěny ve směsi ethanolu a mili-Q vody (50/50 V/V) a v autoklávu zahřívány na teplotu 180 °C po dobu 24 hodin. Produkt byl izolován centrifugací a následně vysušen.
Struktura připraveného sulfidu se skládá z tetraedrů CdS4 a oktaedrů InS6, které jsou propojeny přes vrcholy a strany. Charakterizace byla provedena pomocí práškové RTG difrakce, UV/VIS spektroskopie, elektronové mikroskopie a samozřejmě byly studovány i fotokatalytické vlastnosti.
Výsledky fotodegradace PFOS jsou velmi optimistické, ve srovnání s TiO2 vychází nový materiál výrazně lépe. Při ozařování UV zářením 365 nm dokázal zcela odstranit PFOS, produkty degradace byly fluoridy a oxid uhličitý a sírany, což lze považovat za poměrně bezpečné látky.
Stinnou stránkou těchto materiálů je přítomnost toxického kadmia, které se v malém množství uvolňuje do vody. Tento problém bude v budoucnu asi řešitelný navázáním katalyzátoru na vhodný nosič, příp. použitím vhodného kokatalyzátoru. Větším problémem pro praktické využití je špatná dostupnost kadmia i india, jedná se totiž o poměrně vzácné prvky. To má samozřejmě za následek vysokou cenu těchto kovů, i jejich obtížnou dostupnost.