تجزیه دی‌اکسیدکربن با یک نانو ساختار مهندسی شده با نور خورشید

به گزارش خبرگزاری صدا وسیما‏‏، به نقل از ستاد نانو، استفاده از انرژی خورشیدی برای تبدیل دی‌اکسیدکربن به سوخت در حال حاضر یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها است.

با این حال، راندمان تبدیل دی‌اکسیدکربن فوتوکاتالیستی به دلیل پایداری ترمودینامیکی بالا مولکول‌های دی‌اکسیدکربن و فرآیند احیاء چند الکترونی آن‌ها بسیار محدود است.

سنتز کاتالیزور‌های تک اتمی پایدار با بارگذاری فلزی بالا برای تقویت عملکرد دی‌اکسیدکربن فوتوکاتالیستی مطلوب است با این حال، همچنان این کار یک چالش بزرگ است. برای غلبه بر این چالش، یک مطالعه توسط گروه‌های پروفسور یونگفنگ ژو و پروفسور ییونگ مای ازدانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه شانگ‌های جیائو تانگ انجام شده است.

آن‌ها راهبردی از پایین به بالا برای ساخت نانوذرات چارچوب آلی فلزی بسیار نازک ارائه کردند.

در این ساختار، گروه‌های CO، با کمک گروه‌های (۴-کربوکسی فنیل) پورفیرین (COTCPP) به‌عنوان پیوند و خوشه Cu۲- (COO) ۴ به‌عنوان فلز کنار هم قرار گرفته‌اند. این راهبردی پایین به بالا بی‌نیاز از فرآیند‌های لایه‌برداری خسته‌کننده و با بازده کم راهبرد‌های بالا به پایین است.

علاوه بر این، از آنجا که سایت‌های CO در حلقه‌های پورفیرین قبل از تشکیل MOF هماهنگ شدند، اتم‌های منفرد با نرخ بارگذاری ۶٫۰ درصد وزنی در نانوذرات MOF به دست آمده است. نانوذرات MOF به دست آمده ضخامت بسیار کمی در حد ۰٫۵ ± ۲٫۴ نانومتر و بعد جانبی به اندازه میکرون دارند.

چنین مورفولوژی دو بعدی، محتوای بالایی از اتم‌های سایت‌های فعال در دسترس فراوان در سطوح کاتالیزور دارد.به‌عنوان یک کاتالیزور برای احیاء دی‌اکسیدکربن فوتوکاتالیستی با نور قابل مشاهده، کاتالیزور سنتز شده Co-MNSS میزان تبدیل دی‌اکسیدکربن به Co ۷،۰۴۱ میکرومول برگرم در ساعت و انتخاب‌گری قابل توجه ۸۶ ٪ در محیط‌های آبی تحت تابش λ> ۴۲۰ نانومتر را به نمایش گذاشت.

این میزان کارایی، جزء عملکرد‌های سطح بالا در میان فتوکاتالیست‌های مبتنی بر MOF است.

این مطالعه راه جدیدی را برای سنتز کاتالیزور‌های حاوی اتم منفرد پایدار ۲ بعدی با بارگذاری زیاد اتم‌های فلزی باز می‌کند و همچنین فرصت‌های تازه‌ای برای تلاش‌های آینده به منظور ایجاد فوتوکاتالیست‌های کارآمد برای واکنش‌های مهم فراهم می‌کند.