Водород является безопасным и чистым энергоносителем , поэтому многие научные ресурсы посвящены исследованию его производства, особенно из возобновляемых источников энергии . Одним из многих способов получения водорода является разделение воды солнечной энергией с помощью фотокатализаторов.

Команда исследователей из Ливерпульский университет частично поддержанный финансируемым ЕС проектом, проектом DYNAPORE Они синтезировали новый органический материал для солнечного фотокаталитического производства водорода от отделения воды .

Их результаты были недавно опубликованы в научном журнале Природа Химия ,

Перспективные технологии

Команда разработала фотокатализатор путем сочетания экспериментов и работы на компьютере. Технология разделения воды солнечными фотокаталитическими средствами очень перспективна и может генерировать большое количество энергии без образования загрязняющих побочных продуктов. Конечно, это было бы возможно только в том случае, если эффективность в получении солнечной энергии была высокой, как указывает исследовательская группа самого университета. «Неорганические материалы имеют больше традиций в качестве катализаторов разделения воды, но также возможно производить органические катализаторы из обильных и дешевых элементов, таких как углерод, азот и сера». Сяоянь Ван, доктор химических наук, который руководил экспериментами в университете, сказал: «Для достижения высоких скоростей выделения водорода необходимо добиться хорошего сродства к воде, широкой адсорбции света, большой площади поверхности и повышенной кристалличности. Если объединить все эти характеристики в материале, мы получим очень активный фотокатализатор ».

Стабильность и эффективность

В статье объясняется, что органические молекулы используются в естественной среде «для сбора света и выполнения фотосинтеза, но большинство искусственных водоразделительных катализаторов являются неорганическими полупроводниками». Команда также добавила следующую информацию: «Органические фотокатализаторы интересны из-за их способности регулироваться синтетическими средствами, но имеют тенденцию предлагать низкую квантовую эффективность при разделении воды. Здесь мы представляем кристаллический органический ковалентный каркас (COF) на основе бензо-бис (бензотиофенсульфона) фракции, который обладает гораздо большей активностью для выделения фотохимического водорода, чем его аморфный или полукристаллический эквивалент ».

Они подчеркнули, что «COF стабилен при длительном видимом облучении и показывает фотохимическое выделение постоянного водорода с жертвенным донором электронов в течение по меньшей мере пятидесяти часов». Ученые связывают высокую квантовую эффективность «связанного серой COF с его кристалличностью, его высоким поглощением видимого света и его смачиваемыми и гидрофильными мезопороами 3,2 нм». Они утверждают, что воздействие этих пор в каркасе "ускоряет на 61% ускорение выделения водорода до 16,3 ммоль г-1 ч-1". COF также сохранял свою фотокаталитическую активность, осаждая его в виде тонкой пленки на подложку ».

В последнее время COF привлекли большое внимание как перспективные фотокатализаторы выделения водорода. Они представляют собой относительно новый тип кристаллических органических полимеров, состоящих из легких элементов, таких как кислород, бор и азот, и которые связаны сильными ковалентными связями, образуя жесткие пористые структуры. Ковалентные связи - это межатомные связи, которые возникают, когда два атома имеют общую пару электронов. Применение COF включает в себя множество областей, таких как катализ, органическая электроника и накопление энергии, что делает их актуальной темой исследований.

Проект DYNAPORE

Проект DYNAPORE (динамически реагирующие пористые кристаллы), который обеспечил финансирование для исследования, направлен на «развитие междисциплинарных и синергетических экспериментальных и вычислительных возможностей, с помощью которых можно управлять динамикой гибких кристаллических пористых твердых тел и демонстрировать их в катализе и разделении».

Этот проект также «рассматривает долгосрочное видение создания искусственных материалов, наделенных химической селективностью и функциональной эффективностью, получаемых благодаря динамической структурной гибкости».

_______________________________________________________________

Общественная информационная служба по исследованиям и разработкам

Похожие

Комментарии