MXenes for photocatalytic water purification

சுருக்கம்:

சாயங்கள், மருந்துப் பொருட்கள், கனரக உலோகங்கள் மற்றும் நுண்ணுயிரிகளால் ஏற்படும் நீர் மாசுபாடு உலகளவில் பொது சுகாதாரத்திற்கு மிகக் கடுமையான பிரச்சினையாக உள்ளது. ஒளிவினையூக்கச் சிகிச்சை (Photocatalytic treatment) இன்று சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மற்றும் மிகவும் திறன்மிக்க மேம்பட்ட ஆக்சிஜனேற்ற செயல்முறையாக அங்கீகரிக்கப்பட்டு, இத்தகைய மாசுக்களை அழிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பல்வேறு ஒளிவினையூக்கிகளில், எம்எக்சீன்கள் எனப்படும் இரு பரிமாண மாற்று உலோக கார்பைடுகள், நைட்ரைடுகள் மற்றும் கார்போநைட்ரைடுகள் — சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பே பிறந்த ஒரு குடும்பம் — அவற்றின் அசாதாரண உலோகம் போன்ற மின் கடத்துத்தன்மை, நீர்நேசிப்புத் தன்மை கொண்ட மேற்பரப்பு வேதியியல், பாண்ட்கேப்பை சரிசெய்யும் திறன், மற்றும் சிறந்த மின்சுமை கடத்தி இயக்கத்திறன் ஆகியவற்றால், வெளிப்புற சூரிய ஒளியில் இயங்கும் இறுதிக்கட்ட ஒளிவினையூக்கிகளாக தற்போதைய நட்சத்திரங்களாக மாறியுள்ளன. இந்தச் சுருக்கமான மதிப்பாய்வு முதலில் எம்எக்சீன்கள் என்றால் என்ன, அவற்றை எவ்வாறு தயாரிக்கலாம் என்பதை அறிமுகப்படுத்துகிறது; பின்னர் மாசுப்பொருள் சிதைவில் ஈடுபடும் முக்கிய ஒளிவினையூக்க வழிமுறைகளை (அதாவது ஷாட்கி சந்திப்பு உருவாக்கம், பன்முக சந்திப்பு பொறியியல், மற்றும் வினைத்திறன்மிக்க ஆக்சிஜன் இனங்களின் உற்பத்தி) விளக்குகிறது; இறுதியாக, சாயம் சிதைவு, நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பி நீக்கம், கனரக உலோக ஒடுக்கம், மற்றும் நோய்க்கிருமி செயலிழப்பு போன்ற வணிகப் பயன்பாடுகளை மதிப்பீடு செய்கிறது. வேதியியல் நிலைப்புத்தன்மை, ஃப்ளோரின் நச்சுத்தன்மை, மற்றும் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி ஆகிய சிக்கல்களும், முன்னணி ஆய்வுகள் மற்றும் எதிர்கால வாய்ப்புகளும் இதில் விவாதிக்கப்படுகின்றன.

Abstract:

Water pollution by dyes, pharmaceutical drugs, heavy metals, and microorganisms is a very severe problem for public health worldwide. Photocatalytic treatment is nowadays recognized as an eco-friendly and highly effective advanced oxidation process for killing such contaminants. Among various photocatalysts, MXenes, the 2D transition metal carbides, nitrides, and carbonitrides, a family born just a few years ago, have become current stars as ultimate outdoor sunlight photocatalysts because of their extraordinary metal-like electrical conductivity, hydrophilic surface chemistry, ability to adjust their bandgap, and great charge carrier mobility. This brief review first introduces what MXenes are and how they can be prepared, presents the main photocatalytic mechanisms in pollutant degradation (i.e., Schottky junction formation, heterojunction engineering, and reactive oxygen species generation), and finally evaluates commercial applications such as dye degradation, antibiotic removal, heavy metal reduction, and pathogen inactivation. Issues of chemical stability, fluorine toxicity, and large-scale production are discussed, plus the leading works and future prospects.