Wybrane możliwości zastosowania nanostruktur w inżynierii środowiska

• Autorzy: Zdyb A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.90

Warianty tytułu

EN

Prospective applications of nanostructures in environmental engineering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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.

EN

Nowadays humanity faces with the challenge of environmental remediation, pollution monitoring and searching for clean energy sources. This paper presents the prospects for successful utilizing of nanostructures in environmental applications including catalytic and photocatalytic decomposition of contaminations, pollution sensing and production of clean energy. Nanotechnology researches focus on nanostructures which exceptional size and shape dependent properties allow for potential applications in many fields. Application of nanostructures provides possibility to miniaturise devices working in different environments like water, air, soil, landfills and other contaminated sites. There are interesting prospects for successful usage of nanoparticles in environmental engineering because of their specific thermal, mechanic, chemical, magnetic and optical properties. In this paper, different approaches of nanotechnology applications were presented Among many possible applications of nanostructures in the context of environmental protection, especially interesting are: catalytic decomposition of toxic chemicals, photocatalysis, accurate detection of contaminations, thermoelectric energy conversion based on Seebeck and Peltier effect, photovoltaics. The useful structures that can find applications have different forms like nanoscale iron particles, titanium dioxide semiconductor particles, ZnO nanoparticles, composites of nanostructures like ZnO nanocolumns covered radially by TiO2 nanocrystals and ZnO/V2O5, TiO2/nobel metal, carbon nanotubes, silicon nanocantilevers, nanocomposite materials including half-Heuslers, PbTe, CoSb3, BiTe3, nanopillars made of CdS/CdTe, InP, Si, InP nanocolumns.

Słowa kluczowe

PL

inżynieria środowiska; zanieczyszczenie środowiska; monitorowanie zanieczyszczeń; wykrywanie; czujnik; rozkład katalityczny; nanotechnologia; energia czysta; ogniwo słoneczne

EN

environment engineering; environment pollution; pollution monitoring; detection; sensor; catalytic decomposition; nanotechnology; clean energy; solar cell

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 2
• Strony: 611--617
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Zdyb A.

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Lubelska

Bibliografia

• [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.