Nanometriske carbonnitrid fotokatalysatorer med a la carte egenskaber

Industrien har et stadig mere presserende behov for at skifte til bæredygtige, syntetiske ordninger for at få adgang til udbredte kemikalier. I denne sammenhæng, det er afgørende at komme med heterogene fotokatalyseprocesser ved hjælp af let tilgængelige, metalfrie katalysatorer.

Kulnitrid er et kulstof- og nitrogenbaseret nanomateriale, i stand til at absorbere synligt lys og bruge energien i fotoner til at katalysere kemiske reaktioner af industriel interesse. Carbonnitrid er en fotokatalysator, der er nem at fremstille i stor skala ved hjælp af bredt tilgængelige, omkostningseffektive prækursorer. Dette heterogene materiale er stabilt, robust og kan nemt genbruges. Hvad er mere, kulnitrid kunne bruges til at erstatte dyre og potentielt giftige metalbaserede katalysatorer.

En undersøgelse udført i Carbon Bionanotechnology lab på CIC biomaGUNE og offentliggjort i Videnskabens fremskridt har bestemt, hvor enkelt, post-syntetiske strukturelle modifikationer kan i høj grad påvirke den fotokatalytiske aktivitet af carbonnitrider. "Perfektionen af ​​de kemiske og fysiske egenskaber af dette materiale kan give kulnitridet nye strukturelle egenskaber og derfor ændre dets fotokatalytiske aktivitet, " forklarede Maurizio Prato, en Ikerbaskisk professor og AXA-stol. Det nye ved denne undersøgelse ligger i "evalueringen af, hvordan forskellige postsyntetiske modifikationer giver forskellige, specifikke fotokatalytiske aktiviteter af de resulterende materialer i forhold til en organisk reaktionsmodel."

I særdeleshed, innovative, Mekanistiske undersøgelser vedrørende interaktionen mellem overfladen af ​​nanomaterialerne og de anvendte reagenser er blevet udført. Denne interaktion varierer med postsyntetisk modifikation, og som et resultat, carbonnitrid kunne vælges som det mest katalytisk effektive. Ud over, "rationaliseringen af ​​de kemiske fænomener, der finder sted på overfladen af ​​materialet, viste sig at være en grundlæggende parameter for design af nye og mere effektive katalytiske systemer, " han sagde.

Lige nu, brugen af ​​kulnitrid undersøges til at producere ren energi, såsom brintproduktion, vandoxidation i oxygen og omdannelse af kuldioxid til organiske forbindelser af industriel betydning. "I vores undersøgelse, en organisk reaktion blev udviklet til at syntetisere molekyler med et højt fluorindhold, som er nyttig i det farmaceutiske, landbrugsfødevare- og materialevidenskabelige områder, " sagde Prato. Den undersøgte reaktion blev også udført i sollys "og fungerede ekstremt godt."

Prato siger, "Vores undersøgelse kunne være et udgangspunkt for at etablere en ny tilgang i udviklingen af ​​heterogene fotokatalysatorer og for at lægge grundlaget for en ny tilgang i konstruktionen af ​​disse materialer med hensyn til specifikke applikationer."