Kovinsko-organski ogrodji na osnovi kositra za fotoredukcijo CO2

Za izboljšanje vaše izkušnje uporabljamo piškotke. Z nadaljnjim brskanjem po tej strani se strinjate z našo uporabo piškotkov. Več informacij.
Nenehno povpraševanje gospodarstva po gorivih z visoko vsebnostjo ogljika je povzročilo povečanje ogljikovega dioksida (CO2) v ozračju. Tudi če si prizadevamo za zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida, to ne zadostuje za odpravo škodljivih učinkov plina, ki je že v ozračju.
Znanstveniki so zato razvili ustvarjalne načine za uporabo ogljikovega dioksida, ki je že v ozračju, s pretvorbo v uporabne molekule, kot sta mravljinčna kislina (HCOOH) in metanol. Fotokatalitska fotoredukcija ogljikovega dioksida z uporabo vidne svetlobe je pogosta metoda za takšne transformacije.
Ekipa znanstvenikov s Tokijskega tehnološkega inštituta pod vodstvom profesorja Kazuhika Maede je dosegla velik napredek in ga dokumentirala v mednarodni publikaciji »Angewandte Chemie« z dne 8. maja 2023.
Ustvarili so kovinsko-organski okvir (MOF) na osnovi kositra, ki omogoča selektivno fotoredukcijo ogljikovega dioksida. Raziskovalci so ustvarili nov MOF na osnovi kositra (Sn) s kemijsko formulo [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: tritiocianurna kislina in MeOH: metanol).
Večina visoko učinkovitih fotokatalizatorjev CO2 na osnovi vidne svetlobe uporablja redke plemenite kovine kot glavne sestavine. Poleg tega ostaja integracija absorpcije svetlobe in katalitičnih funkcij v eno samo molekularno enoto, sestavljeno iz velikega števila kovin, dolgoletni izziv. Zato je Sn idealen kandidat, saj lahko reši oba problema.
MOF-ji so najboljši materiali za kovine in organske materiale, MOF-ji pa se preučujejo kot bolj zelena alternativa tradicionalnim fotokatalizatorjem iz redkih zemelj.
Sn je potencialna izbira za fotokatalizatorje na osnovi MOF, saj lahko deluje kot katalizator in lovilec med fotokatalitskim procesom. Čeprav so bili MOF na osnovi svinca, železa in cirkonija obsežno preučeni, je o MOF na osnovi kositra znanega malo.
Za pripravo MOF KGF-10 na osnovi kositra so kot izhodne sestavine uporabili H3ttc, MeOH in kositrov klorid, raziskovalci pa so se odločili za uporabo 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-dihidro-1H-benzo[d]imidazola, ki služi kot donor elektronov in vir vodika.
Nastali KGF-10 nato podvržejo različnim analitskim postopkom. Ugotovili so, da ima material pasovno prepustno pasovno širino 2,5 eV, absorbira valovne dolžine vidne svetlobe in ima zmerno sposobnost adsorpcije ogljikovega dioksida.
Ko so znanstveniki razumeli fizikalne in kemijske lastnosti tega novega materiala, so ga uporabili za kataliziranje redukcije ogljikovega dioksida v prisotnosti vidne svetlobe. Ugotovili so, da lahko KGF-10 učinkovito in selektivno pretvori CO2 v format (HCOO–) z do 99-odstotno učinkovitostjo brez potrebe po dodatnih fotosenzibilizatorjih ali katalizatorjih.
Ima tudi rekordno visok navidezni kvantni izkoristek (razmerje med številom elektronov, vključenih v reakcijo, in skupnim številom vpadnih fotonov) 9,8 % pri valovni dolžini 400 nm. Poleg tega je strukturna analiza, izvedena med reakcijo, pokazala, da je KGF-10 doživel strukturne spremembe, ki so spodbudile fotokatalitično redukcijo.
Ta študija prvič predstavlja visoko učinkovit, enokomponentni fotokatalizator na osnovi kositra brez žlahtnih kovin, ki pospešuje pretvorbo ogljikovega dioksida v format. Izjemne lastnosti KGF-10, ki jih je odkrila ekipa, odpirajo nove možnosti za njegovo uporabo kot fotokatalizatorja v procesih, kot je zmanjšanje emisij CO2 z uporabo sončne energije.
Profesor Maeda je zaključil: »Naši rezultati kažejo, da lahko MOF-ji služijo kot platforma za uporabo nestrupenih, poceni in zemeljsko bogatih kovin za ustvarjanje vrhunskih fotokatalitskih funkcij, ki jih običajno ni mogoče doseči z uporabo molekularnih kovinskih kompleksov.«
Kamakura Y et al (2023) Kovinsko-organski ogrodji na osnovi kositra(II) omogočajo učinkovito in selektivno redukcijo ogljikovega dioksida do tvorbe pod vidno svetlobo. Applied Chemistry, mednarodna izdaja. doi:10.1002/ani.202305923
V tem intervjuju dr. Stuart Wright, višji znanstvenik pri Gatan/EDAX, z AZoMaterials razpravlja o številnih aplikacijah difrakcije povratnega sipanja elektronov (EBSD) v znanosti o materialih in metalurgiji.
V tem intervjuju AZoM z vodjo produktov pri Avantesu, Gerom Loopom, razpravlja o impresivnih 30 letih izkušenj podjetja Avantes na področju spektroskopije, njihovem poslanstvu in prihodnosti linije izdelkov.
V tem intervjuju se AZoM pogovarja z Andrewom Storeyjem iz podjetja LECO o spektroskopiji s tlečim razelektritvijo in zmogljivostih, ki jih ponuja LECO GDS950.
Visokozmogljive scintilacijske kamere ClearView® izboljšujejo delovanje rutinske transmisijske elektronske mikroskopije (TEM).
Laboratorijski čeljustni drobilnik XRF Scientific Orbis je fin drobilnik z dvojnim delovanjem, katerega učinkovitost čeljustnega drobilnika lahko zmanjša velikost vzorca do 55-kratnik prvotne velikosti.
Spoznajte Bruerjev pikoidentator Hysitron PI 89 SEM, najsodobnejši pikoidentator za kvantitativno nanomehansko analizo in situ.
Svetovni trg polprevodnikov je vstopil v vznemirljivo obdobje. Povpraševanje po tehnologiji čipov je hkrati spodbujalo in oviralo industrijo, trenutno pomanjkanje čipov pa naj bi se nadaljevalo še nekaj časa. Trenutni trendi lahko oblikujejo prihodnost industrije in ta trend se bo še naprej razvijal.
Glavna razlika med grafenskimi baterijami in polprevodniškimi baterijami je sestava posamezne elektrode. Čeprav je katoda običajno modificirana, se za izdelavo anod lahko uporabijo tudi alotropi ogljika.
V zadnjih letih se je internet stvari hitro uvedel v skoraj vse panoge, še posebej pomemben pa je v industriji električnih vozil.


Čas objave: 9. november 2023