Навіны — Растучы попыт на паліва на аснове вугляроду для падсілкоўвання эканомікі працягвае павялічваць колькасць вуглякіслага газу (CO2) у паветры. Нягледзячы на ​​намаганні па скарачэнні выкідаў CO2, гэта не змяншае шкоднага ўздзеяння газу, які ўжо ёсць у атмасферы. Таму даследчыкі прыдумалі крэатыўныя спосабы выкарыстання атмасфернага CO2 шляхам пераўтварэння яго ў каштоўныя рэчывы, такія як мурашыная кіслата (HCOOH) і метанол. Фотааднаўленне CO2 з дапамогай фотакаталізатараў з выкарыстаннем бачнага святла ў якасці каталізатара з'яўляецца папулярным метадам такіх пераўтварэнняў.
У апошнім прарыве, апублікаваным у міжнародным выданні Angewandte Chemie ад 8 мая 2023 года, прафесар Казухіка Маэда і яго даследчая група з Токійскага тэхналагічнага інстытута дасягнулі значнага прагрэсу. Яны паспяхова распрацавалі металарганічны каркас (MOF) на аснове волава (Sn), які спрыяе селектыўнаму фотааднаўленню CO2. Нядаўна прадстаўлены MOF атрымаў назву KGF-10, а яго хімічная формула — [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: трытыяцыянуровая кіслата, MeOH: метанол). Выкарыстоўваючы бачнае святло, KGF-10 эфектыўна пераўтварае CO2 у мурашыную кіслату (HCOOH). Прафесар Маэда растлумачыў: «На сённяшні дзень распрацавана шмат высокаэфектыўных фотакаталізатараў для аднаўлення CO2 на аснове рэдкіх і высакародных металаў. Аднак інтэграцыя святлопаглынальных і каталітычных функцый у адзіную малекулярную адзінку, якая складаецца з вялікай колькасці металаў, застаецца праблемай». Такім чынам, Sn аказаўся ідэальным кандыдатам для пераадолення гэтых двух перашкод.
МАК, якія спалучаюць перавагі металаў і арганічных матэрыялаў, вывучаюцца ў якасці больш экалагічнай альтэрнатывы традыцыйным фотакаталізатарам на аснове рэдказямельных металаў. Sol, вядомы сваёй двайной роляй каталізатара і паглынальніка святла ў фотакаталізацыйных працэсах, патэнцыйна можа стаць жыццяздольным варыянтам для фотакаталізатараў на аснове МАК. Нягледзячы на ​​тое, што МАК, якія складаюцца з цырконія, жалеза і свінцу, былі шырока вывучаны, разуменне МАК на аснове Sn усё яшчэ абмежавана. Неабходныя далейшыя даследаванні, каб цалкам вывучыць магчымасці і патэнцыйнае прымяненне МАК на аснове Sn у галіне фотакаталізу.
Для сінтэзу MOF KGF-10 на аснове волава даследчыкі выкарысталі H3ttc (трытыяцыянурную кіслату), MeOH (метанол) і хларыд волава ў якасці зыходных кампанентаў. У якасці донара электронаў і крыніцы вадароду яны выбралі 1,3-дыметыл-2-феніл-2,3-дыгідра-1H-бенза[d]імідазол. Пасля сінтэзу атрыманы KGF-10 быў падвергнуты розным аналітычным метадам. Гэтыя выпрабаванні паказалі, што матэрыял мае ўмераную здольнасць адсарбцыі CO2 з шырынёй забароненай зоны 2,5 эВ і эфектыўным паглынаннем у бачным дыяпазоне даўжынь хваль.
Узброеныя ведамі аб фізічных і хімічных уласцівасцях новага матэрыялу, навукоўцы выкарысталі яго для каталізацыі аднаўлення вуглякіслага газу бачным святлом. Варта адзначыць, што даследчыкі выявілі, што KGF-10 дасягае пераўтварэння CO2 у фарыят (HCOO-) з селектыўнасцю да 99% без якога-небудзь дапаможнага фотасенсібілізатара або каталізатара. Акрамя таго, KGF-10 прадэманстраваў беспрэцэдэнтна высокі бачны квантавы выхад — паказчык эфектыўнасці выкарыстання фатонаў — дасягнуўшы значэння 9,8% пры 400 нм. Варта адзначыць, што структурны аналіз, праведзены падчас фотакаталітычнай рэакцыі, паказаў, што KGF-10 падвяргаецца структурнай мадыфікацыі, каб дапамагчы ў працэсе аднаўлення.
Гэтае рэвалюцыйнае даследаванне прадстаўляе высокапрадукцыйны фотакаталізатар на аснове волава KGF-10, які не патрабуе выкарыстання высакародных металаў у якасці аднабаковага каталізатара для аднаўлення CO2 да фарыяту пад уздзеяннем бачнага святла. Выдатныя ўласцівасці KGF-10, прадэманстраваныя ў гэтым даследаванні, могуць рэвалюцыянізаваць яго выкарыстанне ў якасці фотакаталізатара ў розных сферах прымянення, у тым ліку для аднаўлення CO2 пад уздзеяннем сонечнай энергіі. Прафесар Маэда робіць выснову: «Нашы вынікі паказваюць, што MOF могуць служыць платформай для распрацоўкі перадавых фотакаталітычных магчымасцей з выкарыстаннем нетаксічных, эканамічна эфектыўных і распаўсюджаных металаў, якія сустракаюцца на Зямлі, і якія часта ўяўляюць сабой малекулярныя металічныя комплексы. Недасягальна». Гэта адкрыццё адкрывае новыя магчымасці, новыя гарызонты ў галіне фотакаталізу і пракладае шлях да ўстойлівага і эфектыўнага выкарыстання рэсурсаў Зямлі.
Newswise забяспечвае журналістам доступ да апошніх навін і платформу для універсітэтаў, устаноў і журналістаў, каб распаўсюджваць апошнія навіны сярод сваёй аўдыторыі.