Nijswize - De tanimmende fraach nei brânstoffen op basis fan koalstof om de ekonomy oan te driuwen bliuwt de hoemannichte koalstofdiokside (CO2) yn 'e loft ferheegje. Wylst der ynspanningen dien wurde om CO2-útstjit te ferminderjen, ferminderje dit de skealike effekten fan it gas dat al yn 'e atmosfear sit net. Dêrom hawwe ûndersikers kreative manieren betocht om atmosfearyske CO2 te brûken troch it om te setten yn weardefolle stoffen lykas mierensoer (HCOOH) en metanol. Fotoreduksje fan CO2 mei fotokatalysatoren mei sichtber ljocht as katalysator is in populêre metoade foar sokke konversaasjes.
Yn 'e lêste trochbraak, iepenbiere yn 'e ynternasjonale edysje fan Angewandte Chemie fan 8 maaie 2023, hawwe professor Kazuhiko Maeda en syn ûndersyksteam oan it Tokyo Institute of Technology wichtige foarútgong boekt. Se hawwe mei súkses in tin (Sn) metaal-organysk ramtwurk (MOF) ûntwikkele dat de selektive fotoreduksje fan CO2 befoarderet. De koartlyn yntrodusearre MOF waard KGF-10 neamd en syn gemyske formule is [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: trithiocyanuurzuur, MeOH: methanol). Mei help fan sichtber ljocht konvertearret KGF-10 CO2 effektyf nei mierenzuur (HCOOH). Professor Maeda ferklearre: "Oant no ta binne in protte tige effisjinte fotokatalysatoren foar CO2-reduksje ûntwikkele op basis fan seldsume en edele metalen. It yntegrearjen fan ljochtabsorberende en katalytyske funksjes yn ien molekulêre ienheid besteande út in grut oantal metalen bliuwt lykwols in útdaging." Sa die bliken Sn in ideale kandidaat te wêzen om dizze twa obstakels te oerwinnen.
MOF's, dy't de foardielen fan metalen en organyske materialen kombinearje, wurde ûndersocht as in griener alternatyf foar tradisjonele fotokatalysatoren basearre op seldsume ierdmetalen. Sn, bekend om syn dûbele rol as katalysator en ljochtabsorber yn fotokatalysatorprosessen, koe potinsjeel in libbensfetbere opsje wêze foar MOF-basearre fotokatalysatoren. Hoewol MOF's besteande út sirkonium, izer en lead wiidweidich bestudearre binne, is it begryp fan Sn-basearre MOF's noch beheind. Fierdere stúdzjes en ûndersiken binne nedich om de mooglikheden en potinsjele tapassingen fan Sn-basearre MOF's op it mêd fan fotokatalyse folslein te ferkennen.
Om tin-basearre MOF KGF-10 te synthesisearjen, brûkten de ûndersikers H3ttc (trithiocyanuurzuur), MeOH (methanol) en tinchloride as útgongskomponinten. Se keazen 1,3-dimethyl-2-fenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazool as in elektrondonor en wetterstofboarne. Nei synteze waard de krigen KGF-10 ûnderwurpen oan ferskate analytyske metoaden. Dizze testen lieten sjen dat it materiaal in matige CO2-adsorpsjekapasiteit hat mei in bandgap fan 2,5 eV en effektive absorpsje yn it sichtbere golflingteberik.
Bewapene mei kennis fan 'e fysike en gemyske eigenskippen fan it nije materiaal, brûkten de wittenskippers it om de reduksje fan koalstofdiokside troch sichtber ljocht te katalysearjen. Opmerklik is dat de ûndersikers fûnen dat KGF-10 CO2 nei formiaat (HCOO-) konverzje berikt mei maksimaal 99% selektiviteit sûnder in ekstra fotosensibilisator of katalysator. Derneist demonstrearre KGF-10 in ongelooflijk hege skynbere kwantumopbringst - in mjitte fan 'e effisjinsje fan it brûken fan fotonen - dy't in wearde fan 9,8% berikte by 400 nm. Opmerklik is dat strukturele analyze útfierd tidens de fotokatalytyske reaksje oantoande dat KGF-10 in strukturele modifikaasje ûndergiet om te helpen by it reduksjeproses.
Dit baanbrekkende ûndersyk presintearret in hege prestaasjes fotokatalysator op basis fan tin, KGF-10, sûnder de needsaak foar edele metalen as in ienrjochtingskatalysator foar de reduksje fan CO2 ta formiaat troch sichtber ljocht. De opmerklike eigenskippen fan KGF-10 dy't yn dizze stúdzje oantoand binne, koenen it gebrûk as fotokatalysator yn in ferskaat oan tapassingen revolúsjonearje, ynklusyf CO2-reduksje troch sinneljocht. Professor Maeda konkludearret: "Us resultaten jouwe oan dat MOF's kinne tsjinje as in platfoarm foar de ûntwikkeling fan superieure fotokatalytyske mooglikheden mei de net-giftige, kosten-effektive en oerfloedige metalen dy't op ierde fûn wurde, dy't faak molekulêre metaalkompleksen binne. Unberikber." Dizze ûntdekking iepenet nije mooglikheden, nije horizonnen op it mêd fan fotokatalyse en baant de wei foar it duorsume en effisjint gebrûk fan 'e boarnen fan' e ierde.
Newswise jout sjoernalisten tagong ta brekkend nijs en in platfoarm foar universiteiten, ynstellingen en sjoernalisten om brekkend nijs te fersprieden oan har publyk.