یک چارچوب آلی فلزی (MOF) فوتوکاتالیست تقسیم آب ، که در KAUST توسعه یافته است ، محققان را قدمی به تولید سوخت هیدروژن تمیز با استفاده از نور خورشید نزدیک کرده است.

خورخه گاسكون ، مدیر مركز كاتالیز KAUST ، كه هدایت این تحقیق را بر عهده دارد ، می گوید: "استفاده از انرژی خورشیدی برای ساختن سوخت های سبز به عنوان یك هدف نهایی است. با این حال ، یافتن فوتوکاتالیست های تقسیم آب کارآمد ، طولانی مدت و کم هزینه ، چالش برانگیز است.

در تیم Gascon ، هدف استفاده از MOF برای یافتن مواد پایدار تقسیم آب فوتوکاتالیستی است. نیکیتا کلوبوف ، عضو تیم گاسون می گوید: "ما با MOF کار می کنیم ، زیرا آنها مانند یک اسباب بازی ساختمانی LEGO هستند - شما قسمت های مختلفی را برای بازی در اختیار دارید و می توانید ویژگی های مورد نظر خود را تغییر دهید."

MOF ها از یون های فلزی متصل شده توسط پیوند دهنده های آلی مبتنی بر کربن در یک آرایه بسیار منظم و تکرار شونده دو یا سه بعدی هستند. با تغییر فلز و جزء آلی ، می توان خانواده متنوعی از مواد ایجاد کرد. گاسکون می گوید: "این مدولار باعث می شود که MOF ها یک بستر عالی برای توسعه درک اساسی از فرآیندهای فوتوکاتالیستی باشند." "ما می توانیم مفاهیم جدید را در فتوکاتالیز ارزیابی کنیم که ممکن است تهیه و ارزیابی با استفاده از سایر طبقات مواد دشوار یا غیرممکن باشد."

Gascon ، Kolobov ، Amandine Cadiau و همکارانشان برای آخرین کار خود MOF ایجاد کردند که از یون های فلزی تیتانیوم با H4TBAPy استفاده می کرد ، یک پیوند ارگانیک است که برای جذب انرژی از طیف گسترده ای از نور خورشید استفاده می شود. این تیم با ترکیب H4TBAPy با تیتانیوم ، ماده ای را تولید کرد که بتواند از آن انرژی بهینه استفاده کند.

این تیم نشان داد که تیتانیوم موجود در MOF با نور دارای سطح انرژی ایده آل برای تولید هیدروژن در تقسیم آب فوتوکاتالیستی است. Kolobov می گوید: "قسمت آلی MOF به عنوان آنتن عمل می کند که نور را جمع می کند و آن انرژی را به گره فلزی منتقل می کند ، و آن را برای انجام تحولات کاتالیزوری فعال می کند."

Kolobov می گوید: "گرچه فعالیت واکنش تکامل هیدروژن MOF جدید نسبت به برخی از نیمه هادی های غیر آلی متوسط ​​بود ، عملکرد آن در حال حاضر جزء بهترین مواد MOF مبتنی بر تیتانیوم است." وی می افزاید: "MOF ها هنوز هم در مراحل ابتدایی خود قرار دارند. "ما اعتقاد داریم که رویکرد ماژولار نسبت به ساخت و ساز آنها امکانات نامحدود برای بهبود عملکرد ارائه می دهد ، و ما در این جهت اولین گام ها را برداشته ایم."

گاسون می گوید: "هر مرحله برای درک بهتر نحوه عملکرد کاتالیزورها در زیر نور کم اهمیت است." "هدف اصلی ما در این لحظه ، ایجاد ساختارهای جدید MOF است که قادر به انجام کارآمد تقسیم بندی کلی آب هستند."

یک چارچوب آلی فلزی (MOF) فوتوکاتالیست تقسیم آب ، که در KAUST توسعه یافته است ، محققان را قدمی به تولید سوخت هیدروژن تمیز با استفاده از نور خورشید نزدیک کرده است.

خورخه گاسكون ، مدیر مركز كاتالیز KAUST ، كه هدایت این تحقیق را بر عهده دارد ، می گوید: "استفاده از انرژی خورشیدی برای ساختن سوخت های سبز به عنوان یك هدف نهایی است. با این حال ، یافتن فوتوکاتالیست های تقسیم آب کارآمد ، طولانی مدت و کم هزینه ، چالش برانگیز است.

در تیم Gascon ، هدف استفاده از MOF برای یافتن مواد پایدار تقسیم آب فوتوکاتالیستی است. نیکیتا کلوبوف ، عضو تیم گاسون می گوید: "ما با MOF کار می کنیم ، زیرا آنها مانند یک اسباب بازی ساختمانی LEGO هستند - شما قسمت های مختلفی را برای بازی در اختیار دارید و می توانید ویژگی های مورد نظر خود را تغییر دهید."

MOF ها از یون های فلزی متصل شده توسط پیوند دهنده های آلی مبتنی بر کربن در یک آرایه بسیار منظم و تکرار شونده دو یا سه بعدی هستند. با تغییر فلز و جزء آلی ، می توان خانواده متنوعی از مواد ایجاد کرد. گاسکون می گوید: "این مدولار باعث می شود که MOF ها یک بستر عالی برای توسعه درک اساسی از فرآیندهای فوتوکاتالیستی باشند." "ما می توانیم مفاهیم جدید را در فتوکاتالیز ارزیابی کنیم که ممکن است تهیه و ارزیابی با استفاده از سایر طبقات مواد دشوار یا غیرممکن باشد."

Gascon ، Kolobov ، Amandine Cadiau و همکارانشان برای آخرین کار خود MOF ایجاد کردند که از یون های فلزی تیتانیوم با H4TBAPy استفاده می کرد ، یک پیوند ارگانیک است که برای جذب انرژی از طیف گسترده ای از نور خورشید استفاده می شود. این تیم با ترکیب H4TBAPy با تیتانیوم ، ماده ای را تولید کرد که بتواند از آن انرژی بهینه استفاده کند.

این تیم نشان داد که تیتانیوم موجود در MOF با نور دارای سطح انرژی ایده آل برای تولید هیدروژن در تقسیم آب فوتوکاتالیستی است. Kolobov می گوید: "قسمت آلی MOF به عنوان آنتن عمل می کند که نور را جمع می کند و آن انرژی را به گره فلزی منتقل می کند ، و آن را برای انجام تحولات کاتالیزوری فعال می کند."

Kolobov می گوید: "گرچه فعالیت واکنش تکامل هیدروژن MOF جدید نسبت به برخی از نیمه هادی های غیر آلی متوسط ​​بود ، عملکرد آن در حال حاضر جزء بهترین مواد MOF مبتنی بر تیتانیوم است." وی می افزاید: "MOF ها هنوز هم در مراحل ابتدایی خود قرار دارند. "ما اعتقاد داریم که رویکرد ماژولار نسبت به ساخت و ساز آنها امکانات نامحدود برای بهبود عملکرد ارائه می دهد ، و ما در این جهت اولین گام ها را برداشته ایم."

گاسون می گوید: "هر مرحله برای درک بهتر نحوه عملکرد کاتالیزورها در زیر نور کم اهمیت است." "هدف اصلی ما در این لحظه ، ایجاد ساختارهای جدید MOF است که قادر به انجام کارآمد تقسیم بندی کلی آب هستند."