English

Green Engineering: Self-Cleaning NanoTechnology

Share
Share

 

Dedicated to David Suzuki, and THRC’s Green Technical Textile Knowledge Network Initiative.

 

Nature has blessed our environment with abundant resources and green energy. Can we harvest, harness, and sustain these free energies to foster innovative solutions for cleaning our environment? Yes, we can. How? Imagine a green engineering solution that cleans air pollution and fosters a sustainable, clean environment. Imagine a true textile substrate integrated with green nanomaterials that continuously purifies the air and environment, providing us with the comfort and quality lifestyle we envision.

Plant chlorophyll, a typical natural photocatalyst, captures sunlight to convert water (H2O) and carbon dioxide (CO2) into oxygen (O2) and glucose. By contrast, in the presence of light and water, the photocatalyst nTiO2 creates strong oxidizing agents and electron holes to break down organic matter into CO2 and H2O as shown in the figure..

{mosimage}{mosimage}
Chemical Reactions:
    • Reduction Reaction: O2+e O2Superoxide anion

 

    • Oxidation Reaction: H2O+h+ -OH Hydroxyl radical

 

Disinfection by nTiO2 is 3x stronger than Cl2 & 1.5x stronger than O3

Wavelength of light required for Photo-excitation ʎ  = Planck’s Constant, h:1240/Band Gap Energy: 3.2eV = 388nm

Research shows that bacteria, molds, and mites inside carpets and air conditioners can become airborne. Dust particles, paints, varnishes, and pressed wood products used in interior decoration form formaldehyde, benzene, and other hazardous and carcinogenic chemicals, as well as substances produced during human metabolism and ammonia in restrooms, have caused indoor air to become more severely polluted than outdoor air.
Usually, people spend about 80-90% of their time indoors. They are exposed to polluted indoor air, which may cause headaches, dizziness, irritation, fatigue, and even lung cancer and other malignancies. Scientists have been modifying materials and providing creative solutions to these challenging problems.
TiO2 Crystal Structures:
  1. Rutile: Tetragonal crystal system, Band gap: 3.0eV. Less reduction power. More stable at high temperature. Density: 4.2743. UV resistance. Blocks sunlight
  2. Anatase: Tetragonal crystal system, Band gap: 3.2eV. More reduction power. More stable at low temperature. Density: 3.895. Photocatalyst
  3. Brookite: Density: 4.123
Features:
  • Self-cleaning
  • Air purification
  • Anti-bacterial, Anti-fungi, and Anti-mold
  • Super hydrophilicity
  • Antistatic surface
  • UV resistance
  • Easy-cleaning
Benefits
  • Keeps the surface clean
  • Purifies air pollutants, e.g. VOCs, NOx, Formaldehyde, Benzene
  • Decomposes bacteria and viruses on the surface and in the air
  • Restrains growth of mildew, mold, fungi, or algae
  • Decomposes organic pollutants on the surface
  • Protects the surface from dust, dirt, and air pollutant damage
  • Absorbs UV rays from the sun and protects the surface from UV damage
Self-Cleaning Mechanism:
Toxic VOC + Light + H2O + TiO2 = Non-Toxic Inorganic Gas + TiO2
  • Micro-organisms carry ‘–ve’ charge.
  • nTiO2 surfaces carry ‘+ve’ charge.
  • Photo-excitation
  • ElectroMagnetic Attraction
  • Oxidation
  • Decomposition

Click on the links below for in-depth information. Explore and enjoy!

Interesting Links:

Featured Insights:

2010 Self-Cleaning Coatings, P A Carpentier, K D Burgess, WO/210/078649, PCT/CA2010/000009, Jul 15

2010 Extreme Engineered Materials Design, S Islam, Textile, biggani.org, Jul10

2010 Super Strong NanoCrystalline Cellulose Synthesis: Challenges and Opportunities, S Islam, Nanotechnology, biggani.org, Jul 04

2010 Progress and Perspectives in the Carbon Nanotube World, M Endo, AZoNano.com, Jun 23

2009 Nanoparticles Used in Common Household Items Cause Genetic Damage in Mice, Science Daily, Nov 17

2007 Bioactive Silk Proteins as Geotextile Substrates, M Tsukada, S Islam, Y Ishiguro, Textiles & Clothing, Jan-Mar 5-6

2006 Methods and apparatus for spinning spider silk protein, S Islam et al., USP 7,057,023 Jun 6

2005 TiO2 Photocatalysis: A Historical Overview and Future Prospects, K Hashimoto, H Irie, A Fujishima, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 12, 8269-8285

2005 Value-added Textile Technology, S Islam, Textile Excellence J., Anniversary Issue, Jul. 3(1) 55-56

2005 Photocatalyst technology adds value to fabric, K Tagawa, Fabric Architecture, May

2005 Titanium dioxide photocatalysis: present situation and future approaches, A Fujishima, X Zhang, Elsevier, Feb 2, 750-760

2004 Enhancing Sorption Properties of Natural Fibrous Protein Substrates.   Part I: Absorption of malodorous gases, M Tsukada, H Katoh, S Islam, N Kasai, Text. J., 121(6) 48-50

2004 Antibiotic Silk Substrates for Healthcare, M Tsukada, G Shen, S Islam, Text. J. 121(5) 47-49

2003 Process of producing a titanium oxide-forming solution and a dispersion with crystalline titanium oxide particles, I Hiromichi, USP 6,602,918, Aug 5

2002 Photocatalytic body and method for making same, I Hiromichi, USP 6,429,169, Aug 6

1999 Suppression of Surface Recombination on TiO2 Anatase Photocatalysts in Aqueous Solutions Containing Alcohol, O A Semenikhin, V E Kazarinov, L Jiang, K Hashimoto, A Fujishima, American Chemical Society, May 06, 3731-3737

Picture Credit: courtesy of medilamp.com

Stay tuned. More to come….

Acknowledgements: TexTek Solutions :: MW Canada Material Innovations.

 

Shafiul Islam

Email:  [email protected] :: Web: textek.weebly.com :: Canada :: www.linkedin.com/in/shafiul2009 

 

Share
Written by
Shafiul

ড. শফিউল ইসলাম, CText FTI: ডিরেক্টর, TexTek Solutions; প্রাক্তন-প্রেসিডেন্ট, Institute of Textile Science Canada. স্পাইডার সিল্ক প্রযুক্তির উদ্ভাবক। প্রতিষ্ঠাতা ও সম্পাদক, Vision Creates Value. যুগ্ম-প্রতিষ্ঠাতা ও সম্পাদক, biggani.org. রয়াল চার্টার্ড টেক্সটাইল ফেলো, টেক্সটাইল ইনস্টিটিউট ইন্টারন্যাশনাল, ইউকে। গ্লোবাল প্যারেন্টস, ইউনিসেফ ক্যানাডা। যুক্তরাজ্য থেকে টেক্সটাইল বিজ্ঞান ও প্রযুক্তিতে ডক্টরেট ডিগ্রী অর্জন করেন। তাঁর অনেক গবেষণাপত্র, বই ও প্যাটেন্ট প্রকাশ পেয়েছে। ই-মেইল: [email protected] অন্তর্জাল: https://www.linkedin.com/in/shafiul2009/

6 Comments

  • এ প্রবন্ধটা বাংলাতে হলে মনে হয় ভাল হবে। আশা করি সম্পূর্ণ প্রবন্ধটা বাংলাতে পাব। ইংরেজিতে খুব সহজে অনেক প্রবন্ধ পাওয়া যায় তাই আপনার এই ওয়েব সাইট এ বাংলাতেই সব প্রবন্ধ আশা করেছিলাম।
    সুজন চৌধুরী
    গবেষক-ফুয়েল সেল ও ন্যানোপ্রযুক্তি

  • সুজন চৌধুরী,
    Thanks for your thoughts. Unfortunately, I am not fluent in Bengali typing. Also, my time is fairly limited beyond my research commitment. Hope you will excuse me until I can enhance my Bengali typing skills, that may take a while. Shuvechha.
    🙂
    শফিউল

  • শফিউল ইসলাম(Shafiul Islam) জানিয়েছেন যে তিনি বাংলা টাইপিং-এ তেমন ‎সাবলীল নন৤ তাই তাঁকে অনুরোধ করব নীচের ব্লগে একটি ফন্ট এবং কিবোর্ড ‎পাবার লিংক দেওয়া আছে যেটা দুদিন আধ ঘণ্টা অভ্যাস করলে আশা করি বাংলা ‎সহজে লিখতে পারবেন৤ ”বাংলাইন্টারন্যাশনাল“ ‎http://banglainternational.blogspot.com/‎
    আমরা তাঁর মূল্যবান লেখা বাংলাতেই পেতে চাই৤ ইংরেজিতে লেখা দেখলেই ‎আমরা সাধারণভাবে তা এড়িয়ে চলি, কিন্তু তা করলে আমরা অনেক জিনিস ‎হারাব, বিশেষ করে যে লেখাগুলি পড়া খুবই দরকার৤ তাই যাঁরা গুরুত্বপূর্ণ লেখা ‎লিখবেন তাঁরা আমাদের মতো সাধারণ মানুষের জন্য যতটুকু পারেন দয়া করে ‎বাংলাতে লিখুন৤ আমরা পড়ে সমৃদ্ধ হই৤ ‎
    মনোজকুমার দ. গিরিশ ‎
    কোলকাতা ‎

  • মনোজকুমার দ. গিরিশ,
    Many thanks for your thought and Bengali typing learning link. I will try. I had a column in Bengali at biggani.org. We lost it during restructuring our site. Further, I have to think of my global readers who do not know Bengali.
    Shuvarthee,
    🙂
    শফিউল

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

ফ্রি ইমেইল নিউজলেটারে সাবক্রাইব করে নিন। আমাদের নতুন লেখাগুলি পৌছে যাবে আপনার ইমেইল বক্সে।

বিভাগসমুহ

বিজ্ঞানী অর্গ দেশ বিদেশের বিজ্ঞানীদের সাক্ষাৎকারের মাধ্যমে তাদের জীবন ও গবেষণার গল্পগুলি নবীন প্রজন্মের কাছে পৌছে দিচ্ছে।

Contact:

biggani.org@জিমেইল.com

সম্পাদক: মোঃ মঞ্জুরুল ইসলাম

Biggani.org connects young audiences with researchers' stories and insights, cultivating a deep interest in scientific exploration.

নিয়মিত আপডেট পেতে আমাদের ইমেইল নিউজলেটার, টেলিগ্রাম, টুইটার X, WhatsApp এবং ফেসবুক -এ সাবস্ক্রাইব করে নিন।

Copyright 2024 biggani.org