Новости – Растућа потражња за горивима на бази угљеника за покретање економије наставља да повећава количину угљен-диоксида (CO2) у ваздуху. Иако се улажу напори да се смањи емисија CO2, то не ублажава штетне ефекте гаса који је већ у атмосфери. Стога су истраживачи смислили креативне начине да користе атмосферски CO2 претварајући га у вредне супстанце као што су мравља киселина (HCOOH) и метанол. Фоторедукција CO2 помоћу фотокатализатора који користе видљиву светлост као катализатор је популарна метода за такве конверзије.
У најновијем открићу, објављеном у међународном издању часописа Angewandte Chemie од 8. маја 2023. године, професор Казухико Маеда и његов истраживачки тим на Токијском технолошком институту постигли су значајан напредак. Успешно су развили метал-органски оквир (MOF) калаја (Sn) који промовише селективну фоторедукцију CO2. Недавно представљени MOF назван је KGF-10, а његова хемијска формула је [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: тритиоцијанурна киселина, MeOH: метанол). Користећи видљиву светлост, KGF-10 ефикасно претвара CO2 у мрављу киселину (HCOOH). Професор Маеда је објаснио: „До данас је развијено много високо ефикасних фотокатализатора за редукцију CO2 на бази ретких и племенитих метала. Међутим, интегрисање функција апсорбовања светлости и каталитичких функција у једну молекуларну јединицу састављену од великог броја метала остаје изазов.“ Стога се Sn показао као идеалан кандидат за превазилажење ове две препреке.
МОФ-ови, који комбинују предности метала и органских материјала, истражују се као еколошки прихватљивија алтернатива традиционалним фотокатализаторима заснованим на ретким земним металима. Sn, познат по својој двострукој улози катализатора и апсорбера светлости у фотокатализаторским процесима, потенцијално би могао бити одржива опција за фотокатализаторе засноване на МОФ-овима. Иако су МОФ-ови састављени од цирконијума, гвожђа и олова опширно проучавани, разумевање МОФ-ова заснованих на Sn је и даље ограничено. Потребна су даља истраживања и проучавања како би се у потпуности истражиле могућности и потенцијалне примене МОФ-ова заснованих на Sn у области фотокатализе.
Да би синтезовали MOF KGF-10 на бази калаја, истраживачи су користили H3ttc (тритиоцијанурну киселину), MeOH (метанол) и калај хлорид као почетне компоненте. Изабрали су 1,3-диметил-2-фенил-2,3-дихидро-1H-бензо[d]имидазол као донор електрона и извор водоника. Након синтезе, добијени KGF-10 је подвргнут различитим аналитичким методама. Ови тестови су показали да материјал има умерен капацитет адсорпције CO2 са енергетским процепом од 2,5 eV и ефикасну апсорпцију у видљивом опсегу таласних дужина.
Наоружани знањем о физичким и хемијским својствима новог материјала, научници су га користили за катализацију редукције угљен-диоксида видљивом светлошћу. Приметно је да су истраживачи открили да KGF-10 постиже конверзију CO2 у формијат (HCOO-) са селективношћу до 99% без икаквог помоћног фотосензибилизатора или катализатора. Поред тога, KGF-10 је показао невиђено висок привидни квантни принос – меру ефикасности коришћења фотона – достижући вредност од 9,8% на 400 nm. Приметно је да је структурна анализа спроведена током фотокаталитичке реакције показала да KGF-10 пролази кроз структурну модификацију како би помогао у процесу редукције.
Ово револуционарно истраживање представља високо ефикасни фотокатализатор KGF-10 на бази калаја, без потребе за племенитим металима као једносмерним катализатором за редукцију CO2 у формијат видљивом светлошћу. Изузетна својства KGF-10 демонстрирана у овој студији могла би револуционисати његову употребу као фотокатализатора у различитим применама, укључујући и редукцију CO2 соларном енергијом. Професор Маеда закључује: „Наши резултати указују на то да MOF-ови могу послужити као платформа за развој супериорних фотокаталитичких могућности коришћењем нетоксичних, исплативих и обилних метала који се налазе на Земљи, а који су често молекуларни метални комплекси. Недостижно.“ Ово откриће отвара нове могућности, нове хоризонте у области фотокатализе и отвара пут одрживом и ефикасном коришћењу Земљиних ресурса.
Newswise пружа новинарима приступ најновијим вестима и платформу универзитетима, институцијама и новинарима да дистрибуирају најновије вести својој публици.