Green Engineering: Self-Cleaning NanoTechnology


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


Nature has nurtured our environment with abundance of resources and green energy. Can we harvest, harness and sustain these free energy to foster innovative solutions to clean our environment?  Yes, we can. How? Imagine a green engineering solution to clean air-pollution to foster a sustainable clean environment. Imagine a truly textile substrate, integrated with green nanomaterial, keeps cleaning air and environment to provide us comfort and quality lifestyle that we envision.

Plant’s chlorophyll, a typical natural photocatalyst, captures sunlight to turn water (H2O) and carbon dioxide (CO2) into oxygen (O2) and glucose. On the contrary in the presence of light and water, photocatalyst nTiO2, creates strong oxidation agent and electronic holes to breakdown the organic matter to CO2 and H2O as shown in figure..

Chemical Reactions:
    • Reduction Reaction: O2+e O2Superoxide anion


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


Disinfections by nTiO2 is x3 stronger than Cl2 & x1.5 stronger than O3

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

Research reveals that bacteria, molds and mites inside carpets and air conditioners can be 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 matters produced in human metabolism and ammonia inside toilets have made the indoor air severely polluted than the outdoor air.
Usually people spend about 80-90% of their time indoors. They are exposed to polluted indoor air that may cause headaches, dizziness, irritation, fatigue and even lung cancer and other malignancies. Scientists have been modifying materials and offering 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
  • Self-cleaning
  • Air purification
  • Anti-bacterial, Anti-fungi, and Anti-mold
  • Super hydrophilicity
  • Antistatic surface
  • UV resistance
  • Easy-cleaning
  • Keeps the surface clean
  • Purifies air pollutants e.g. VOCs, NOx, Formaldehyde, Benzene
  • Decomposes bacteria and virus on the surface and in the air
  • Restrains growing mildew, mold, fungi, or algae
  • Decomposes the organic pollutants on the surface
  • Protects the surface from dust, dirt and air pollutant damage
  • Absorbs UV rays from 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,, Jul10

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

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

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

2007 Boiactive 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 Architechture, 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

Stay tuned. More to come….

Acknowledgements: TexTek Solutions :: MW Canada Material Innovations.


শফিউল ইসলাম

ইমেইল: :: ওয়েবঃ :: Canada :: 


Latest posts by Shafiul (see all)

About 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, 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: অন্তর্জাল:

Check Also

Einstein’s incredible burst of creativity in 1905

Albert Einstein, the iconic physicist of the twentieth century, was born at a time when …

ফেসবুক কমেন্ট

  1. 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

  2. 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.

  3. মনোজকুমার দ. গিরিশ

    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“ ‎‎
    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 ‎

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

মন্তব্য করুন

আপনার ই-মেইল এ্যাড্রেস প্রকাশিত হবে না। * চিহ্নিত বিষয়গুলো আবশ্যক।