Carbonitrid aerogeler formidler den fotokatalytiske omdannelse af vand

Nanokemi opfylder makrostrukturer:Kinesiske forskere rapporterer syntesen af ​​en makroskopisk aerogel fra carbonitrid-nanomaterialer, som er en glimrende katalysator for den vandopdelende reaktion under bestråling af synligt lys. Undersøgelsen offentliggjort i tidsskriftet Angewandte Chemie tilføjer nye muligheder til de materielle egenskaber af melamin-afledte carbonitrider.

Melamin kan polymeriseres med formaldehyd for at give en meget holdbar og let harpiks, men det kan også kondenseres til dannelse af nanostrukturer af carbonitridmaterialer. Disse samlinger fremstillet af kulstof og nitrogen kombinerer det bikagelignende elektronisk aktive netværk af grafen med nogle ekstra funktionaliteter af nitrogen. På udkig efter måder at samle disse nanostrukturer til en stabil makroskopisk arkitektur, Xinchen Wang og hans team ved Fuzhou University i Kina har nu forberedt et katalytisk meget aktivt og stabilt letvægtsmateriale, som tjener godt i kunstig fotosyntese og tilbyder meget interessante strukturelle og elektroniske egenskaber.

Aerogels er geler, men uden vand-op til nioghalvfems procent af deres struktur er luft. Denne porøsitet giver dem en enorm overflade ideel til katalytisk eller sensorisk anvendelse. Da carbonitrider er materialer med meget interessant nanostruktur og grafenlignende egenskaber, men nitrogenfunktionalitet, det har længe været søgt at bringe dem ind i en kontrolleret makroskopisk samling. "Da CN er rig på nitrogenholdige grupper, det forventes, at CN kan have interessant samlingsadfærd som proteiner eller peptider i biologiske systemer, "sagde forfatterne.

Det forbedrede overfladeareal og større antal katalytiske steder ville gøre disse aerogeler til meget funktionelle makroskopiske materialer. Anvender kun fysiske interpartikelkræfter, der er iboende for nanopartiklerne, forskerne forberedte aerogelen ved at lave en kolloid vandig opløsning af carbonitrid -nanopartikler for først at bundfældes i en hydrogel, derefter konvertere den til en stabil aerogel ved hjælp af en konventionel frysetørringsteknologi. "Denne metode har flere fordele, herunder skalerbarhed til masseproduktion og lave omkostninger, "sagde forfatterne. I kombination med en platinko-katalysator, aerogelen var meget bedre en fotokatalysator for brintudvikling end bulkcarbonitrid, og hydrogenperoxid blev genereret fra rent vand under bestråling af synligt lys, når bulkcarbonitridet mislykkedes.

Dermed, ved at forene kræfter mellem kemiske og fysiske egenskaber fra nano- til makroskalaen, de har skabt et nyt letvægtsmateriale med fremragende katalytiske udsigter. Denne lovende anvendelse af melamin byggesten viser vejen frem til nye materialer, og er langt fra den veletablerede masseproduktion af det lette og holdbare, men ikke så termostabile melaminplader.