0

Новая фотокаталитическая система на основе MOFs

Исследователи разработали фотокаталитическую систему на основе металлоорганических каркасных структур. Данная разработка может использоваться для разрушения загрязняющих веществ, присутствующих в воде, при одновременном образовании водорода, который может быть выделен и в дальнейшем использован.

Новая фотокаталитическая система
Одновременная фотокаталитическая генерация водорода и разрушение красителя с использованием металлоорганического каркаса.

Одними из самых полезных и универсальных материалов на сегодняшний день являются металлоорганические каркасные структуры (англ.metal-organic frameworks, MOF). MOF — это класс материалов, демонстрирующих структурную многосторонность, высокую пористость, привлекательные оптические и электронные свойства, что делает их перспективными материалами для различных применений, включая улавливание и разделение газа и фотокатализ.

Поскольку MOF настолько универсальны как по своему структурному дизайну, так и по полезности, материаловеды в настоящее время тестируют их в ряде химических применений. Одним из них является фотокатализ, процесс, в котором светочувствительный материал возбуждается светом. Абсорбированная избыточная энергия вытесняет электроны сих атомных орбит, оставляя «электронные дырки». Генерация таких электронно-дырочных пар является решающим процессом в любом светозависимом энергетическом процессе, и в этом случае он позволяет MOF влиять на различные химические реакции.

Группа ученых из EPFL Sion во главе с Кириакосом Стилиано в Лаборатории молекулярного моделирования разработала систему на основе MOF, которая может выполнять одновременно два типа фотокатализа: производство водорода и очистка воды от загрязняющих веществ. Материал содержит доступный и дешевый фосфид никеля (Ni2P), и было установлено, что он обеспечивает эффективный фотокатализ при видимом свете, что составляет 44% солнечного спектра.

Первый тип фотокатализа, получение водорода, включает реакцию, называемую «разделением воды». Как следует из названия, реакция делит молекулы воды на их составляющие: водород и кислород. Одним из основных применений данной реакции является использование водорода для топливных элементов, которые сегодня являются устройствами энергоснабжения, используемыми в самых разных технологиях, включая спутники и космические челноки.

Второй тип фотокатализа называется «разрушением органических загрязнителей», который относится к процессам, разрушающим загрязняющие вещества, присутствующие в воде. Ученые исследовали эту инновационную фотокаталитическую систему на основе MOF в направлении разрушения токсического красителя родамина B, который обычно используется для моделирования органических загрязнителей.

Ученые выполнили оба теста последовательно, показывая, что фотокаталитическая система на основе MOF смогла объединить фотокаталитическую генерацию водорода с разрушением родамина В в один процесс. Это означает, что теперь можно использовать эту систему для очистки воды от загрязняющих веществ, одновременно производя водород, который можно использовать в качестве топлива.

«Эта фотокаталитическая система, не использующая благородные металлы, приближает область фотокатализа на шаг ближе к практическим «солнечным» применениям и демонстрирует большой потенциал MOF в этой области», — говорит Кириакос Стилиано.

Узнать больше: Stavroula Kampouri, Tu N. Nguyen, Mariana Spodaryk, Robert G. Palgrave, Andreas Zuttel, Berend Smit, Kyriakos C. Stylianou. Concurrent Photocatalytic Hydrogen Generation and Dye Degradation Using MIL-125-NH2 under Visible Light Irradiation. Advanced Functional Materials 05 November 2018. 

Добавлено в: Новости Метки: , ,

Оставить ответ

Submit Comment

Яндекс.Метрика
© 2014 Химия, опыты, эксперименты! In-chemistry.ru