16:37 2024-02-05
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii dezvoltă cataliză biomimetică-foto-cuplată pentru H₂O₂ producție
_ Cercetătorii dezvoltă fotografii biomimetice- cataliză cuplată pentru H₂O₂ producție
Un grup de cercetare condus de prof. Wan Yinhua de la Institutul de Inginerie a Proceselor al Academiei Chineze de Științe a dezvoltat un catalizator cu activitate catalitică duală fotocatalitică și biomimetică pentru producerea de peroxid de hidrogen (H2O2).
Strategia implică încărcarea nanoparticulelor de aur (AuNP) pe nanofoi de nitrură de carbon de grafit (GCN) folosind polietilenimină (PEI) ca „punte”. Studiul a fost publicat în Chemical Engineering Journal.
H2O2, recunoscut ca un oxidant prietenos cu mediul, este utilizat pe scară largă în diverse domenii, cum ar fi tratamentul medical, restaurarea mediului, chimicalele fine și industriile electronice. Cu toate acestea, metoda convențională de producere a H2O2 se bazează pe procesul antrachinonic, care are mai multe dezavantaje, inclusiv consumul ridicat de energie, utilizarea solvenților organici și pericole pentru siguranță. Prin urmare, există o nevoie stringentă de a dezvolta un proces de producție durabil și ecologic pentru H2O2.
Focataliza solară este o strategie alternativă promițătoare pentru producția de H2O2, iar GCN este o alegere populară în domeniul fotocataliză datorită sintezei sale simple, rentabilității, proprietăților fizice și chimice stabile și spectrului larg de absorbție a luminii. Cu toate acestea, doar nanofoile GCN au performanțe limitate în producția fotocatalitică de H2O2 în apă pură din cauza barierei energetice ridicate a disocierii apei și a eficienței scăzute de separare a purtătorilor de sarcină.
Agenții de sacrificiu pentru găuri (acționând ca donatori de electroni), cum ar fi etanolul, izopropanolul și alcoolul benzilic sunt utilizate în mod obișnuit pentru a îmbunătăți selectivitatea reducerii oxigenului. Cu toate acestea, adăugarea de agenți organici are un impact negativ asupra mediului, ceea ce nu favorizează sustenabilitatea producției de H2O2. Prin urmare, este esențial să proiectăm un material GCN cu o eficiență îmbunătățită a separării perechilor electroni-gaură pentru a facilita oxidarea apei și reducerea oxigenului.
„Inspirat de sistemul catalitic cuplat cu foto-enzime din cloroplaste, am dezvoltat un compozit. catalizator prin încărcarea AuNP-urilor (imite enzimelor) pe nanofile GCN (fotocatalizator) folosind PEI ca „punte” (PEI-GCN/Au)”, a spus prof. Wan.
Introducerea PEI și AuNP ajută la ajustarea structura electronică a GCN, facilitând separarea rapidă a purtătorilor fotogenerați. Rezonanța plasmonică de suprafață a AuNP-urilor, atunci când este excitată de lumina incidentă, promovează activarea moleculelor de glucoză, crescând reactivitatea acestora cu O2 și îmbunătățind producția catalitică de H2O2 care mimează glucoza oxidază. Grefarea PEI și adăugarea de glucoză îmbunătățesc adsorbția de O2 pe suprafața catalizatorului.
Compozitul PEI-GCN/Au demonstrează o eficiență excepțională a producției de H2O2 (270 μmol g-1 h-1) sub lumină vizibilă. iradiere, folosind doar glucoză, H2O și O2 ca reactanți. Ca rezultat, atât reducerea catalitică biomimetică, cât și cea fotocatalitică a O2 la H2O2 sunt îmbunătățite, obținându-se un efect semnificativ de îmbunătățire sinergică de 175%.
„Această lucrare stabilește o paradigmă de cuplare a cataliza biomimetică și fotocataliză pentru co- producția de substanțe chimice. Nu numai că oferă perspective asupra dezvoltării materialelor pentru o producție eficientă de H2O2, dar introduce și un concept inovator pentru integrarea biocatalizei și fotocatalizei", a declarat prof. Luo Jianquan, autorul corespondent al acestui studiu.
Comentarii:
Adauga Comentariu