29/11/2018 - Entwicklung eines neuen Katalysators für die photokatalytische Wasserstoffproduktion aus der Wassertrennung

Menéame

El Wasserstoff ist ein sichere und saubere Energieträger, weshalb viele wissenschaftliche Ressourcen für die Forschung ihrer Produktion eingesetzt werden, vor allem aus Quellen der erneuerbare Energien. Eines der vielen Wege, mit denen Wasserstoff erzeugt wird, ist die Trennung des Wassers durch Sonnenenergie mit Hilfe von Photokathalalysatoren.

Ein Team von Forschern aus der Universität Liverpool Teilweise durch das aus EU-Mitteln finanzierte Projekt gefördert, das Projekt DYNAPORE haben ein neues organisches Material für die photokatalytische solare Produktion von Wasserstoff aus der Trennung von Wasser synthetisiert.

Die Ergebnisse wurden kürzlich in der wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht. Nature Chemistry.

vielversprechende Technologie

Das Arbeitsteam entwickelte den Photokatalalysator durch eine Kombination von Experimenten und Computerarbeiten. Die Technologie von Wassertrennung durch Photokatalytische Mittel Sie ist sehr vielversprechend und könnte eine Menge Energie erzeugen, ohne umweltbelastende Nebenprodukte zu erzeugen. Natürlich wäre dies nur möglich, wenn die Effizienz bei der Gewinnung von Solarenergie hoch wäre, wie das Forschungsteam an der Universität selbst zeigt. ●Anorganische Materialien haben eine Tradition als Katalysatoren bei der Wassertrennung, aber es ist auch möglich, organische Katalysatoren aus reichlichen und billigen Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel zu erzeugen. Xiaoyan Wang, Doktor der Chemie, der die Experimente an der Universität leitete, erklärte: "Um hohe Wasserstoff-Entwicklungsraten zu erreichen, muss man eine gute Wasseraffinität, eine große Lichtinsorption, eine ausgedehnte Oberfläche und eine erhöhte Kristallität erreichen. Wenn wir alle diese Eigenschaften in einem Material verbinden, erhalten wir einen sehr aktiven Fotokathalisierer.

Stabilität und Wirksamkeit

In dem Artikel wird erklärt, dass organische Moleküle in der natürlichen Umgebung verwendet werden, um Licht zu sammeln und Photosynthese durchzuführen, aber die meisten künstlichen Wasserabscheider sind anorganische Halbleiter. Das Team fügte außerdem folgende Informationen hinzu: • Organische Photokathalisierer sind wegen ihrer Fähigkeit, sie mit synthetischen Mitteln anzupassen, interessant, bieten aber häufig niedrige Quanteneffizienzen für die Wassertrennung. Hier ist ein kovalenter organischer Rahmen (COF) auf der Grundlage eines Benzo-bis-Anteils (Benzothiofensulfon), der für die Entwicklung des photochemischen Wasserstoffs wesentlich größer ist als seine amorphen oder halbkristallinen Äquivalente.

Sie betonten, dass das thexicof bei einer langfristigen sichtbaren Bestrahlung stabil ist und eine photochemische Entwicklung des Wasserstoffs mit einem Opferelektronenspender für mindestens 50 Stunden aufweist. Die Wissenschaftler schreiben die hohe Quanteneffizienz von thexicocoF zusammen mit Sulfon seiner Kristallität, seiner hohen Absorption von sichtbarem Licht und seinen feuchten Mesoporen und Hydophilen von 3,2 nm Hexen zu. Sie behaupten, dass die Auswirkungen dieser Poren auf den Rahmen 61 Prozent mehr Beschleunigung der Wasserstoff-Entwicklungsgeschwindigkeit auf 16,3 mmol g−1 h-1 bieten. COF hielt auch seine photokatalytische Aktivität zurück, indem sie sich wie ein dünner Film auf einem metallhaltigen Substrat absetzte.

COFs haben in jüngster Zeit eine gute Aufmerksamkeit als vielversprechende Photokatalisierer der Wasserstoffentwicklung gewonnen. Es handelt sich um einen relativ neuen Typ kristallklarer organischer Polymere, die aus leichten Elementen wie Sauerstoff, Bor und Stickstoff bestehen und durch starke kovalente Verbindungen miteinander verbunden sind, um starre poröse Strukturen zu bilden. Kovalente Verbindungen sind interatomische Verbindungen, die auftreten, wenn zwei Atome ein Paar Elektronen teilen. Die COF-Anwendungen umfassen viele Bereiche wie Katalyse, organische Elektronik und Energiespeicherung, was sie zu einem heißen Forschungsthema macht.

DYNAPORE-Projekt

Das Projekt DYNAPORE (Dynamic responsive porous crystals), das für die Studie Finanzmittel zur Verfügung stellte, zielt darauf ab, "multidisziplinäre und synergistische experimentelle und computerbezogene Fähigkeiten zu entwickeln, mit denen die Dynamik der flexiblen porösen Feststoffe kontrolliert werden kann, und sie bei der Katalyse und Trennung zu demonstrieren."

Dieses Projekt "besteht auch in der langfristigen Vision, künstliche Materialien mit chemischer Selektivität und funktioneller Wirksamkeit zu erzeugen, die durch dynamische strukturelle Flexibilität erzeugt werden."

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Informationsdienst der Gemeinschaft für Forschung und Entwicklung

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