Undersøgelse låser op for styrken af ​​synligt lys til bæredygtig kemi

Et gennembrud inden for bæredygtige molekylære transformationer er blevet opnået af forskere ved Helsinki Universitet. Ledet af professor Pedro Camargo har holdet udviklet en vigtig måde at udnytte styrken af ​​synligt lys til at drive kemiske processer med større effektivitet og tilbyde et grønnere alternativ til traditionelle metoder.

Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet ACS Applied Materials and Interfaces , kunne revolutionere, hvordan vi producerer essentielle kemikalier og brændstoffer.

Overvindelse af omkostnings- og effektivitetsbarrierer

Traditionel plasmonisk fotokatalyse har længe været hindret af de høje omkostninger og skalerbarhedsproblemer forbundet med materialer som sølv (Ag) og guld (Au). Professor Pedro Camargo og hans team har dog overvundet disse barrierer ved at fokusere på materialer, der er let tilgængelige på Jorden i betydelige mængder.

Disse materialer er vigtige, fordi de kan bruges i forskellige applikationer uden at bekymre dig om knaphed eller udtømning. Specifikt fokuserede teamet på H_x MoO₃ som en plasmonisk fotokatalysator, som blev kombineret med palladium (Pd), en vigtig katalysator, der er meget anvendt i forskellige industrier. Deres tilgang involverer en opløsningsmiddelfri mekanokemisk synteseteknik, der tilbyder både omkostningseffektivitet og miljømæssig bæredygtighed.

Lysets kraft

Forskerne dykkede ned i det indviklede samspil mellem optiske excitationer og opdagede, at de ved at skinne specifikke bølgelængder af synligt lys på deres katalysator kunne øge dens ydeevne betydeligt. Mest bemærkelsesværdigt resulterede anvendelse af to bølgelængder af lys på samme tid i en 110% stigning i reaktionseffektiviteten. Denne øgede effektivitet tilskrives den optimerede generering af energiske elektroner på de katalytiske steder, et afgørende skridt fremad i bæredygtig katalyse.

De identificerede de synergistiske virkninger af H_x MoO₃ båndgab excitation, Pd interband overgange og H_x MoO₃ lokaliseret overfladeplasmonresonans (LSPR) excitation, hvilket fører til bemærkelsesværdige forbedringer i katalytisk ydeevne.

En grønnere fremtid for kemisk industri

"Vores arbejde er et stort skridt fremad i at gøre kemiske processer mere bæredygtige," siger professor Camargo. "Ved at bruge lys som energikilde kan vi potentielt revolutionere, hvordan vitale kemikalier produceres, hvilket reducerer behovet for fossile brændstoffer og barske forhold i nuværende industrielle processer."

Denne forskning har et enormt potentiale for anvendelser lige fra renere brændstofproduktion til fremstilling af væsentlige materialer med mindre miljøpåvirkning.

Implikationerne af denne forskning strækker sig langt ud over laboratoriet og giver håb om en grønnere, mere bæredygtig fremtid, da samfundet stræber efter at bekæmpe klimaændringer og overgang til vedvarende energikilder.

Flere oplysninger: Leticia S. Bezerra et al., Triple Play of Band Gap, Interband og Plasmonic Excitations for Enhanced Catalytic Activity in Pd/HxMoO3 Nanoptics in the Visible Region, ACS Applied Materials &Interfaces (2024). DOI:10.1021/acsami.3c17101

Journaloplysninger: ACS-anvendte materialer og grænseflader

Leveret af University of Helsinki