Вести – Растечката побарувачка за горива базирани на јаглерод за напојување на економијата продолжува да ја зголемува количината на јаглерод диоксид (CO2) во воздухот. Иако се прават напори за намалување на емисиите на CO2, ова не ги ублажува штетните ефекти на гасот што веќе е во атмосферата. Затоа, истражувачите смислија креативни начини за користење на атмосферскиот CO2 со претворање во вредни супстанции како што се мравја киселина (HCOOH) и метанол. Фоторедукцијата на CO2 со користење на фотокатализатори кои користат видлива светлина како катализатор е популарен метод за такви конверзии.
Во најновото откритие, откриено во меѓународното издание на Angewandte Chemie од 8 мај 2023 година, професорот Казухико Маеда и неговиот истражувачки тим во Токискиот институт за технологија постигнаа значителен напредок. Тие успешно развија метално-органска рамка (MOF) од калај (Sn) што ја промовира селективната фоторедукција на CO2. Неодамна воведениот MOF беше именуван KGF-10, а неговата хемиска формула е [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: тритиоцијанурска киселина, MeOH: метанол). Користејќи видлива светлина, KGF-10 ефикасно го претвора CO2 во мравја киселина (HCOOH). Професорот Маеда објасни: „До денес, развиени се многу високо ефикасни фотокатализатори за редукција на CO2 базирани на ретки и благородни метали. Сепак, интегрирањето на функциите што апсорбираат светлина и каталитичките функции во единствена молекуларна единица составена од голем број метали останува предизвик.“ Така, Sn се покажа како идеален кандидат за надминување на овие две пречки.“
MOF-ите, кои ги комбинираат предностите на металите и органските материјали, се истражуваат како позелена алтернатива на традиционалните фотокатализатори базирани на ретки земни метали. Sn, познат по својата двојна улога како катализатор и апсорбер на светлина во фотокатализаторските процеси, потенцијално би можел да биде одржлива опција за фотокатализатори базирани на MOF. Иако MOF-ите составени од циркониум, железо и олово се опширно проучувани, разбирањето на MOF-ите базирани на Sn е сè уште ограничено. Потребни се понатамошни студии и студии за целосно да се истражат можностите и потенцијалните примени на MOF-ите базирани на Sn во областа на фотокатализата.
За синтеза на MOF KGF-10 базиран на калај, истражувачите користеле H3ttc (тритиоцијанурска киселина), MeOH (метанол) и калај хлорид како почетни компоненти. Тие избрале 1,3-диметил-2-фенил-2,3-дихидро-1H-бензо[d]имидазол како донатор на електрони и извор на водород. По синтезата, добиениот KGF-10 бил подложен на различни аналитички методи. Овие тестови покажале дека материјалот има умерен капацитет на адсорпција на CO2 со енергетски јаз од 2,5 eV и ефективна апсорпција во опсегот на видливата бранова должина.
Вооружени со познавање на физичките и хемиските својства на новиот материјал, научниците го користеа за катализирање на редукцијата на јаглерод диоксид со видлива светлина. Имено, истражувачите открија дека KGF-10 постигнува конверзија од CO2 во формација (HCOO-) со селективност до 99% без никаков помошен фотосензибилизатор или катализатор. Покрај тоа, KGF-10 покажа невидено висок очигледен квантен принос - мерка за ефикасноста на користењето фотони - достигнувајќи вредност од 9,8% на 400 nm. Имено, структурната анализа извршена за време на фотокаталитичката реакција покажа дека KGF-10 претрпува структурна модификација за да помогне во процесот на редукција.
Ова револуционерно истражување претставува високо-ефикасен фотокатализатор базиран на калај KGF-10 без потреба од благородни метали како еднонасочен катализатор за намалување на CO2 до формација со видлива светлина. Извонредните својства на KGF-10 демонстрирани во оваа студија би можеле да ја револуционизираат неговата употреба како фотокатализатор во различни апликации, вклучително и намалување на CO2 на сончева светлина. Проф. Маеда заклучува: „Нашите резултати покажуваат дека MOF-ите можат да послужат како платформа за развој на супериорни фотокаталитички способности преку употреба на нетоксични, економични и изобилни метали што се наоѓаат на Земјата, кои често се молекуларни метални комплекси. Недостижно.“ Ова откритие отвора нови можности во областа на фотокатализата и го отвора патот за одржливо и ефикасно користење на ресурсите на Земјата.
Newswise им обезбедува на новинарите пристап до најнови вести и платформа за универзитетите, институциите и новинарите да ги дистрибуираат најновите вести до нивната публика.