KAWANISH, Japan, 15. November 2022 /PRNewswire/ — Ëmweltproblemer wéi de Klimawandel, d'Verarmung vu Ressourcen, d'Aussterwe vu Spezies, Plastikverschmotzung an d'Entbëschung, déi duerch de weltwäite Bevëlkerungswuesstem verursaacht ginn, ginn ëmmer méi dréngend.
Kuelendioxid (CO2) ass e Treibhausgas an eng vun den Haaptursaache vum Klimawandel. An dësem Kontext kann e Prozess mam Numm "kënschtlech Fotosynthese (Fotoreduktioun vu Kuelendioxid)" organescht Réistoff fir Brennstoff a Chemikalien aus Kuelendioxid, Waasser a Solarenergie produzéieren, sou wéi et Planzen maachen. Gläichzäiteg reduzéieren si d'CO2-Emissiounen, déi als Rohmaterial fir Energie- a Chemikalieproduktioun benotzt ginn. Dofir ass kënschtlech Fotosynthese als eng vun de fortgeschrattsten gréngen Technologien bekannt.
MOFs (metallorganesch Frameworks) si superporéis Materialien, déi aus Cluster vun anorganesche Metaller a organesche Linker zesummegesat sinn. Si kënnen op molekularem Niveau am Nanoberäich mat enger grousser Uewerfläch kontrolléiert ginn. Wéinst dësen Eegeschafte kënnen MOFs an der Gasspäicherung, der Trennung, der Metalladsorptioun, der Katalyse, der Medikamentenliwwerung, der Waasserbehandlung, Sensoren, Elektroden, Filteren, etc. agesat ginn. Et gouf viru kuerzem festgestallt, datt MOFs d'Fäegkeet hunn, CO2 ofzefänken, wat benotzt ka ginn, fir organesch Substanzen duerch CO2-Photoreduktioun, och bekannt als künstlech Fotosynthese, ze produzéieren.
Quantepunkte sinn dogéint ultra-wäiss Materialien (0,5–9 Nanometer) mat opteschen Eegeschaften, déi de Reegele vun der Quantechemie an der Quantemechanik respektéieren. Si gi "kënschtlech Atomer oder kënschtlech Molekülen" genannt, well all Quantepunkt nëmmen aus e puer bis Dausende vun Atomer oder Molekülen besteet. An dësem Gréisstberäich sinn d'Energieniveauen vun den Elektronen net méi kontinuéierlech a gi getrennt wéinst engem physikalesche Phänomen, dat als Quante-Entgrenzungseffekt bekannt ass. An dësem Fall hänkt d'Wellenlängt vum emittéierte Liicht vun der Gréisst vum Quantepunkt of. Dës Quantepunkte kënnen och an der kënschtlecher Fotosynthese agesat ginn wéinst hirer héijer Liichtabsorptiounskapazitéit, hirer Fäegkeet, verschidde Exzitonen ze generéieren, a grousser Uewerfläch.
Souwuel MOFs wéi och Quantepunkte goufen vun der Green Science Alliance synthetiséiert. Virdrun hunn si MOF-Quantepunkt-Komposite erfollegräich benotzt fir Amberesäure als spezielle Katalysator fir künstlech Fotosynthese ze produzéieren. Dës Katalysatore sinn awer a Pulverform an dës Katalysatorpulver mussen duerch Filtratioun an all Prozess gesammelt ginn. Dofir ass et schwéier, se fir richteg industriell Notzung anzesetzen, well dës Prozesser net kontinuéierlech sinn.
Als Äntwert hunn den Här Kajino Tetsuro, den Här Iwabayashi Hirohisa an den Dr. Mori Ryohei vun der Green Science Alliance Co., Ltd. hir Technologie benotzt fir dës speziell künstlech Fotosynthesekatalysatoren op engem bëllegen Textilstoff ze immobiliséieren an eng nei Amberesäureanlag opgemaach. De Prozess kann kontinuéierlech fir praktesch industriell Uwendungen duerchgefouert ginn. Nom Ofschloss vun der künstlecher Fotosynthese-Reaktioun kann d'Waasser mat Amberesäure erausgeholl an extrahéiert ginn, an duerno kann neit frëscht Waasser an de Behälter bäigefüügt ginn, fir d'Wiederopnam vun der künstlecher Fotosynthese weiderzeféieren.
Mieresäure kann de Waasserstoffbrennstoff ersetzen. Ee vun den Haaptgrënn, déi d'weltwäit Adoptioun vun enger Waasserstoffbaséierter Gesellschaft zréckhalen, ass datt Waasserstoff, dat klengst Atom am Universum, schwéier ze späicheren ass, an et ganz deier wier, e gutt zouene Reservoir vu Waasserstoff ze bauen. Zousätzlech kann Waasserstoffgas explosiv sinn an e Sécherheetsrisiko duerstellen. Et ass vill méi einfach, Mieresäuren als Brennstoff ze späicheren, well se flësseg sinn. Wann néideg, kann Mieresäure d'Reaktioun katalyséieren, fir Waasserstoff in situ ze produzéieren. Zousätzlech kann Mieresäure als Rohmaterial fir verschidde Chemikalien benotzt ginn.
Och wann d'Effizienz vun der künstlecher Fotosynthese de Moment nach ganz niddreg ass, wäert d'Green Science Alliance weiderhi fir d'Erhéijung vun der Effizienz kämpfen an eng wierklech ugewandt künstlech Fotosynthese aféieren.