Teamet bruger varmt vand til at danne fotokatalysator

Fremstillingen af ​​kemiske stoffer kræver normalt miljøskadelige opløsningsmidler. Efter at forskergruppen af ​​Miriam Unterlass, professor i faststofkemi ved universitetet i Konstanz, for første gang producerede organiske stoffer uden skadelige stoffer ved at opvarme dem i varmt vand, kan forskerne nu kridte endnu en succes:Gennem hydrotermisk syntese, lykkedes i fællesskab at danne og kombinere organiske og uorganiske stoffer i samme reaktionsbeholder - nærmere bestemt et uorganisk fast stof, der omslutter organiske farvestofmolekyler. Når det udsættes for lys, som langt hen ad vejen er den mest miljøvenlige energiressource, fungerer hybridmaterialet som en katalysator, det vil sige en fotokatalysator. Da fotokatalysatoren er et fast stof, kan den bruges flere gange.

Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort online af Journal of Materials Chemistry A .

Hydrotermisk syntese, det vil sige produktion af materialer under tryk i varmt vand, er kopieret fra naturen. I underjordiske varmtvandsreservoirer dannes der for eksempel bjergkrystaller, når atomerne, der er opløst i det varme vand, reagerer med hinanden og danner først molekyler og derefter krystaller. På samme måde kan uorganiske molekyler fremstilles i syntetisk kemi – og som beskrevet i en undersøgelse om den miljøvenlige proces i syntesen af ​​organiske stoffer fra 2021 af Miriam Unterlass – også organiske molekyler uden giftige opløsningsmidler.

Miljøvenlig synergi mellem begge processer

En miljøvenlig synergi af begge metoder opstår fra de aktuelle resultater, hvor førsteforfatter Dr. Hipassia Moura, en postdoc-forsker på Miriam Unterlass' team, spiller en stor rolle. Miriam Unterlass siger:"I vores arbejde viser vi, at det er muligt at danne uorganiske og organiske stoffer på samme tid i 'varmt vand', og at der kommer noget nyttigt ud af det."

At hybridmaterialet kan fremstilles helt uden giftige opløsningsmidler er så meget desto mere bemærkelsesværdigt, fordi kemikerens forskerhold arbejder med farvestofmolekyler, der normalt kræver meget giftige kemikalier til deres syntese. Kernen i det nye stof, som blev skabt i varmt vand, er dannet af farvestofmolekyler, der eksisterer som en opløsning, mens materialet omkring dem har egenskaberne som et fast stof. Resultatet er et fast stof, der opfører sig som en løsning med hensyn til optiske egenskaber.

Genanvendelig katalysator

Farvestoffer som opløsninger har meget specifikke egenskaber. Farvestofmolekylerne, som Miriam Unterlass' forskerhold bruger, er i stand til at absorbere lys og dermed katalysere reaktioner. Denne proces ligner fotosyntese i planter, hvor det også er pigmenter, der absorberer det lys, der er nødvendigt for fotosyntesen. I modsætning til en opløsning, der skal kasseres efter brug, har hybridmaterialet den ekstra fordel, at det kan bruges igen og igen som katalysator, fordi det er som et fast stof på ydersiden.

Forskerholdets specifikke mål for anvendelse er små organiske molekyler, der spiller en rolle i lægemidler. I princippet er metoden dog relevant for forskellige kemiske reaktioner og dermed fremstilling af utallige syntetiske produkter. Og mens vandet stadig skal opvarmes til syntesen af ​​hybridmaterialet, kræves der kun lysenergi til den katalytiske effekt. "Lys er den bedste ressource, vi har. Lys kan ikke bruges op," siger Miriam Unterlass. + Udforsk yderligere

Vand erstatter giftstoffer:Grøn produktion af plastik