Kawanishi, Japan, 15 novimber 2022 /PRNewswire/ - Miljeuproblemen lykas klimaatferoaring, útputting fan natuerlike helpboarnen, útstjerren fan soarten, plestikfersmoarging en ûntbosking fergrutsje wrâldwiid troch in befolkingseksploazje.
Koalstofdiokside (CO2) is in broeikasgas en ien fan 'e wichtichste oarsaken fan klimaatferoaring. Yn dit ferbân kin in proses bekend as "keunstmjittige fotosynteze (CO2-fotoreduksje)" organyske grûnstof foar brânstoffen en gemikaliën produsearje út CO2, wetter en sinne-enerzjy, krekt lykas planten dogge. Tagelyk ferminderje se ek CO2-útstjit, om't CO2 brûkt wurdt as grûnstof foar de produksje fan enerzjy en gemyske boarnen. Dêrom wurdt keunstmjittige fotosynteze beskôge as ien fan 'e nijste griene technologyen.
MOF's (Metal Organic Frameworks) binne ultraporeuze materialen dy't gearstald binne út klusters fan anorganyske metalen en organyske linkers. Se kinne op molekulêr nivo yn it nanometerberik kontroleare wurde en hawwe in grut oerflak. Troch dizze eigenskippen kinne MOF's tapast wurde yn gasopslach, skieding, metaaladsorpsje, katalyse, medisynlevering, wettersuvering, sensoren, elektroden, filters, ensfh. Koartlyn is fûn dat MOF's CO2-fangstfermogen hawwe dat fotoredusearre CO2 kin wurde, dat is keunstmjittige fotosynteze.
Kwantumstippen, oan 'e oare kant, binne ultratinne materialen (0,5–9 nm) waans optyske eigenskippen oerienkomme mei de regels fan kwantumgemy en kwantummeganika. Se wurde "keunstmjittige atomen of keunstmjittige molekulen" neamd, om't elke kwantumstippen mar út in pear of in pear tûzen atomen of molekulen bestiet. Yn dit grutteberik binne de enerzjynivo's fan 'e elektroanen net langer kontinu en wurde se skieden troch in fysyk ferskynsel dat bekend stiet as it kwantumopslutingseffekt. Yn dit gefal sil de golflingte fan it útstjoerde ljocht ôfhingje fan 'e grutte fan' e kwantumstippen. Dizze kwantumstippen kinne ek tapast wurde yn keunstmjittige fotosynteze fanwegen har hege ljochtabsorpsjekapasiteit, fermogen om meardere exciton te generearjen en grutte oerflakte.
Sawol MOF's as kwantumdots binne synthetisearre ûnder de Green Science Alliance. Earder hawwe se mei súkses MOF-kwantumdot-kompositmaterialen brûkt om mierensoer te produsearjen as in spesjale katalysator foar keunstmjittige fotosynteze. Dizze katalysatoren binne lykwols yn poeierfoarm en dizze katalysatorpoeders moatte yn elk proses troch filtraasje sammele wurde. Dêrom, om't dizze prosessen net kontinu binne, binne se lestich ta te passen foar praktysk yndustrieel gebrûk.
As reaksje hjirop brûkten de hearen Tetsuro Kajino, de hear Hirohisa Iwabayashi, en Dr. Ryohei Mori fan Green Science Alliance Co., Ltd. harren technology om dizze spesjale keunstmjittige fotosyntezekatalysatoren te immobilisearjen op goedkeape tekstylplaten en ûntwikkelen se in nij proses foar de produksje fan mierensoer, dat kontinu kin wurkje yn praktyske yndustriële tapassingen. Nei it foltôgjen fan 'e keunstmjittige fotosyntezereaksje kin it wetter mei mierensoer derút helle wurde foar ekstraksje, en kin nij swiet wetter werom tafoege wurde oan 'e kontener om de keunstmjittige fotosynteze kontinu te hervatten.
Mierensoer kin wetterstofbrânstof ferfange. Ien fan 'e wichtichste redenen dy't de fersprieding fan in wetterstofmaatskippij oer de hiele wrâld foarkomme, is dat wetterstof it lytste atoom yn it universum is, dus it is lestich om it op te slaan, en de produksje fan in wetterstoftank mei in hege ôfslutingseffekt sil tige djoer wêze. Derneist kin wetterstofgas eksplosyf wêze en in feilichheidsrisiko foarmje. Omdat mierensoer in floeistof is, is it makliker om it as brânstof op te slaan. As it nedich is, kin mierensoer brûkt wurde om de produksje fan wetterstof in situ te katalysearjen. Derneist kin mierensoer brûkt wurde as grûnstof foar ferskate gemikaliën.
Hoewol't de effisjinsje fan keunstmjittige fotosynteze noch leech is, sil de Green Science Alliance trochgean mei fjochtsjen foar effisjinsjeferbetteringen om praktyske tapassingen foar keunstmjittige fotosynteze fêst te stellen.