Аналитика
Научниците од Технолошкиот институт во Токио развиле фотокатализатор базиран на полимер за намалување на CO2 кој покажува невидени перформанси. Направен од изобилни елементи и не бара сложен пост-синтезен третман или модификации, може да го отвори патот за нова класа фотокатализатори за ефикасно претворање на CO2 во корисни хемикалии.
Една од најголемите придобивки од намалувањето на емисиите на јаглерод е тоа што ќе го намали бројот на смртни случаи поврзани со загадувањето на воздухот во светот, кои се проценуваат дека се движат околу 8 милиони, и ќе помогне да се намали притисокот врз здравствените системи. За да се постигне раст на економијата, а притоа да се даде приоритет на намалувањето на емисиите на јаглерод, потребно е раздвојување меѓу двата процеса.
Фотоелектрохемиска редукција на јаглерод диоксид, исто така познат како фотоелектролиза на јаглерод диоксид, е хемиски процес при што јаглеродниот диоксид се редуцира на јаглерод моноксид или јаглеводороди со енергијата на упадната светлина. Овој процес бара катализатори, од кои повеќето се полупроводнички материјали.
Идејата на јапонските научници била CO2 да се претвори во корисни хемикалии, како што се јаглерод моноксид (CO) и мравја киселина (HCOOH). Конкретно, фотокаталитичките системи за намалување на CO2 користат видлива или ултравиолетова светлина за да предизвикаат намалување на CO2, слично како растенијата ја користат сончевата светлина за да спроведат фотосинтеза. Во текот на изминатите неколку години, научниците пријавија многу софистицирани фотокатализатори базирани на метално-органски рамки и координативни полимери (CPs). За жал, повеќето од нив или бараат комплексен пост-синтезен третман и модификации или се направени од благородни метали.
Во една неодамнешна студија објавена во ACS Catalysis, истражувачкиот тим во Јапонија најде начин да ги надмине овие предизвици. Предводен од специјално назначените доцент Јошинобу Камакура и професорот Казухико Маеда од Токискиот институт за технологија (Tokyo Tech), тимот разви нов вид фотокатализатор за намалување на CO2 базиран на CP што содржи врски олово-сулфур (Pb-S). Познат како KGF-9, романот CP се состои од бесконечна (-Pb-S-) n структура со својства за разлика од кој било друг познат фотокатализатор.
На пример, KGF-9 нема пори или празнини, што значи дека има мала површина. И покрај ова, сепак, постигна спектакуларни перформанси за фоторедукција. Под зрачење со видлива светлина на 400 nm, KGF-9 покажа очигледен квантен принос (принос на производ по апсорбиран фотон) од 2,6% и селективност од над 99% во редукцијата на CO2 во формат (HCOO-).
Проф. Маеда рече: „Овие вредности се највисоки досега пријавени за намалување на CO2 до HCOO-, без благородни метали, еднокомпонентно со фотокатализатор. Нашата работа може да фрли светлина врз потенцијалот на непорозните CP како градежни единици за фотокаталитички системи за конверзија на CO2“.
Покрај неговите извонредни перформанси, KGF-9 е полесен за синтетизирање и употреба во споредба со другите фотокатализатори. Бидејќи активните места на Pb (каде што се јавува редукција на CO2) се веќе „инсталирани“ на неговата површина, KGF-9 не бара присуство на кокатализатор, како што се метални наночестички или метални комплекси. Покрај тоа, не бара други пост-синтезни модификации за да работи на собна температура и под видливо осветлување.
Тимот во Токио Техника веќе истражува нови стратегии за зголемување на површината на KGF-9 и дополнително зајакнување на неговите перформанси. Како прв фотокатализатор со Pb(II) како активен центар, има добри шанси KGF-9 да го отвори патот кон економски поизводливо намалување на CO2. Во овој поглед, истражувачкиот тим заклучи: „Ние веруваме дека нашата студија дава невидена можност за развој на нова класа на евтини фотокатализатори за намалување на CO2 направени од елементи кои ги има во изобилство на планетава“.
