Newswise – Déi wuessend Nofro fir Kuelestoffbaséiert Brennstoffer fir d'Wirtschaft ze stäerken erhéicht weider d'Quantitéit u Kuelendioxid (CO2) an der Loft. Wärend Efforte gemaach ginn fir d'CO2-Emissiounen ze reduzéieren, reduzéiert dat net déi schiedlech Auswierkunge vum Gas, deen et scho an der Atmosphär gëtt. Dofir hunn d'Fuerscher kreativ Weeër fonnt fir atmosphäresche CO2 ze benotzen andeems se en a wäertvoll Substanzen wéi Ameensäure (HCOOH) a Methanol ëmgewandelt hunn. D'Photoreduktioun vu CO2 mat Hëllef vu Photokatalysatoren, déi siichtbaart Liicht als Katalysator benotzen, ass eng populär Method fir sou Konversioune.
Beim leschten Duerchbroch, deen an der internationaler Editioun vun Angewandte Chemie vum 8. Mee 2023 opgedeckt gouf, hunn de Professer Kazuhiko Maeda a säin Fuerschungsteam vum Tokyo Institute of Technology bedeitend Fortschrëtter gemaach. Si hunn erfollegräich e metallorganescht Framework (MOF) aus Zinn (Sn) entwéckelt, dat d'selektiv Photoreduktioun vu CO2 fördert. De kierzlech agefouerte MOF gouf KGF-10 genannt a seng chemesch Formel ass [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: Trithiocyanursäure, MeOH: Methanol). Mat Hëllef vu siichtbarem Liicht konvertéiert KGF-10 CO2 effektiv a Formesäure (HCOOH). D'Professer Maeda erkläert: "Bis haut goufen vill héicheffizient Photokatalysatoren fir d'CO2-Reduktioun op Basis vu rare an edelmetaller entwéckelt. D'Integratioun vu liichtabsorbéierende a katalytische Funktiounen an eng eenzeg molekular Eenheet, déi aus enger grousser Zuel vu Metaller besteet, bleift awer eng Erausfuerderung." Dofir huet sech Sn als ideale Kandidat erwisen, fir dës zwou Hindernisser ze iwwerwannen.
MOFs, déi d'Virdeeler vu Metaller a organesche Materialien kombinéieren, ginn als eng méi ëmweltfrëndlech Alternativ zu traditionelle Photokatalysatoren op Basis vu seltenen Äerdmetaller exploréiert. Sn, bekannt fir seng duebel Roll als Katalysator a Liichtabsorber a Photokatalysatorprozesser, kéint potenziell eng machbar Optioun fir MOF-baséiert Photokatalysatoren sinn. Obwuel MOFs, déi aus Zirkonium, Eisen a Bläi zesummegesat sinn, extensiv ënnersicht goufen, ass d'Verständnis vun Sn-baséierte MOFs nach ëmmer limitéiert. Weider Studien a Studien sinn néideg fir d'Méiglechkeeten a potenziell Uwendungen vu Sn-baséierte MOFs am Beräich vun der Photokatalyse vollstänneg z'ënnersichen.
Fir d'Synthese vum MOF KGF-10 op Zinnbasis hunn d'Fuerscher H3ttc (Trithiocyanursäure), MeOH (Methanol) an Zinnchlorid als Ausgangskomponenten benotzt. Si hunn 1,3-Dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazol als Elektronendonor a Waasserstoffquell gewielt. No der Synthese gouf dat kritt KGF-10 verschiddenen analytesche Methoden ënnerworf. Dës Tester hunn gewisen, datt d'Material eng mëttelméisseg CO2-Adsorptiounskapazitéit mat enger Bandlück vun 2,5 eV an effektiv Absorptioun am siichtbare Wellelängteberäich huet.
Bewaffnet mat Wëssen iwwer déi physikalesch a chemesch Eegeschafte vum neie Material, hunn d'Wëssenschaftler et benotzt fir d'Reduktioun vu Kuelendioxid duerch siichtbart Liicht ze katalyséieren. Besonnesch bemierkenswäert ass, datt d'Fuerscher festgestallt hunn, datt KGF-10 eng CO2 a Formiat (HCOO-) Konversioun mat bis zu 99% Selektivitéit ouni Hëllefsphotosensibilisator oder Katalysator erreecht. Zousätzlech huet KGF-10 eng ongehéiert héich scheinbar Quanteausbezuelung - e Mooss fir d'Effizienz vun der Notzung vu Photonen - gewisen, déi e Wäert vun 9,8% bei 400 nm erreecht huet. Besonnesch bemierkenswäert ass, datt d'Strukturanalyse, déi während der photokatalytescher Reaktioun duerchgefouert gouf, gewisen huet, datt KGF-10 enger struktureller Modifikatioun ënnergeet, fir de Reduktiounsprozess z'ënnerstëtzen.
Dës banebriechend Fuerschung presentéiert e performante Photokatalysator op Zinnbasis, de KGF-10, ouni datt Edelmetaller als Eenwegkatalysator fir d'Reduktioun vu CO2 zu Formiat duerch siichtbart Liicht gebraucht ginn. Déi bemierkenswäert Eegeschafte vum KGF-10, déi an dëser Studie demonstréiert goufen, kéinten seng Notzung als Photokatalysator a verschiddenen Uwendungen revolutionéieren, dorënner och d'CO2-Reduktioun duerch d'Sonn. De Professer Maeda schléisst of: "Eis Resultater weisen drop hin, datt MOFs als Plattform fir d'Entwécklung vu superior photokatalytischen Fäegkeeten duerch d'Notzung vun net-gëftegen, käschtegënschtegen an iwwerflëssegen Metaller, déi op der Äerd fonnt ginn, a meeschtens molekulare Metallkomplexer sinn, dénge kënnen. Net erreechbar." Dës Entdeckung mécht nei Méiglechkeeten am Beräich vun der Photokatalyse op a mécht de Wee fräi fir eng nohalteg an effizient Notzung vun den Äerdressourcen.
Newswise bitt Journalisten Zougang zu Breaking News an eng Plattform fir Universitéiten, Institutiounen a Journalisten, fir Breaking News un hiert Publikum ze verbreeden.