Xov Xwm - Kev thov roj carbon uas muaj ntau zuj zus los ua kom lub teb chaws muaj roj carbon dioxide (CO2) ntau ntxiv. Txawm hais tias muaj kev siv zog los txo cov pa roj carbon dioxide, qhov no tsis txo cov teeb meem ntawm cov roj uas twb muaj nyob hauv huab cua lawm. Yog li cov kws tshawb fawb tau tsim cov tswv yim tshiab los siv cov pa roj carbon dioxide hauv huab cua los ntawm kev hloov nws mus ua cov khoom muaj nqis xws li formic acid (HCOOH) thiab methanol. Kev txo cov pa roj carbon dioxide los ntawm kev siv cov tshuaj photocatalysts siv lub teeb pom kev zoo ua cov tshuaj catalyst yog ib txoj hauv kev nrov rau kev hloov pauv zoo li no.
Hauv qhov kev tshawb pom tshiab kawg, uas tau tshaj tawm hauv tsab ntawv xov xwm thoob ntiaj teb Angewandte Chemie thaum lub Tsib Hlis 8, 2023, Xibfwb Kazuhiko Maeda thiab nws pab neeg tshawb fawb ntawm Tokyo Institute of Technology tau ua tiav zoo heev. Lawv tau ua tiav tsim ib lub tin (Sn) hlau-organic framework (MOF) uas txhawb nqa kev xaiv photoreduction ntawm CO2. Lub MOF tshiab tau qhia hu ua KGF-10 thiab nws cov mis tshuaj yog [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: trithiocyanuric acid, MeOH: methanol). Siv lub teeb pom kev, KGF-10 hloov CO2 mus rau formic acid (HCOOH) tau zoo. Xibfwb Maeda piav qhia tias, "Txog niaj hnub no, ntau cov photocatalysts ua haujlwm zoo rau kev txo CO2 raws li cov hlau tsis tshua muaj thiab zoo tau tsim. Txawm li cas los xij, kev koom ua ke lub teeb-nqus thiab catalytic ua haujlwm rau hauv ib chav tsev molecular uas muaj ntau cov hlau tseem yog qhov nyuaj. "Yog li, Sn tau ua pov thawj tias yog tus neeg sib tw zoo tshaj plaws los kov yeej ob qho teeb meem no.
MOFs, uas muab cov txiaj ntsig ntawm cov hlau thiab cov khoom siv organic sib xyaw ua ke, tab tom raug tshawb nrhiav ua lwm txoj hauv kev ntsuab dua li cov photocatalysts ib txwm muaj raws li cov hlau tsis tshua muaj hauv ntiaj teb. Sn, paub txog nws lub luag haujlwm ob npaug ua tus catalyst thiab lub teeb absorber hauv cov txheej txheem photocatalyst, tej zaum yuav yog qhov kev xaiv zoo rau MOF-based photocatalysts. Txawm hais tias MOFs uas muaj zirconium, hlau, thiab txhuas tau raug kawm ntau yam, kev nkag siab txog Sn-based MOFs tseem txwv. Kev tshawb fawb ntxiv thiab kev tshawb fawb yog qhov xav tau los tshawb nrhiav tag nrho cov peev xwm thiab cov ntawv thov ntawm Sn-based MOFs hauv thaj chaw ntawm photocatalysis.
Txhawm rau tsim cov MOF KGF-10 uas yog tin, cov kws tshawb fawb tau siv H3ttc (trithiocyanuric acid), MeOH (methanol), thiab tin chloride ua cov khoom pib. Lawv tau xaiv 1,3-dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole ua tus pub hluav taws xob thiab qhov chaw hydrogen. Tom qab tsim cov KGF-10 tau txais tau raug rau ntau txoj kev tshuaj xyuas. Cov kev sim no qhia tau tias cov khoom siv muaj peev xwm nqus CO2 nruab nrab nrog qhov sib txawv ntawm 2.5 eV thiab kev nqus tau zoo hauv qhov pom ntawm qhov ntev.
Vim lawv paub txog cov khoom siv tshiab no, cov kws tshawb fawb thiaj siv nws los pab kom lub teeb pom kev zoo txo ​​cov pa roj carbon dioxide. Qhov tseem ceeb, cov kws tshawb fawb pom tias KGF-10 hloov CO2 mus ua hom (HCOO-) tau txog li 99% yam tsis muaj lwm yam khoom siv los hloov. Tsis tas li ntawd xwb, KGF-10 tau pom tias muaj quantum yield siab heev - qhov ntsuas ntawm kev siv photons - txog li 9.8% ntawm 400 nm. Qhov tseem ceeb, kev tshuaj xyuas cov qauv uas tau ua thaum lub sijhawm photocatalytic reaction qhia tau tias KGF-10 tau hloov kho cov qauv los pab txo cov pa roj carbon dioxide.
Daim kev tshawb fawb tshiab no qhia txog kev siv cov tshuaj photocatalyst KGF-10 uas muaj tin ua haujlwm zoo thiab tsis tas yuav siv cov hlau zoo li ib txoj kev los txo cov CO2 kom tsim los ntawm lub teeb pom kev. Cov yam ntxwv zoo kawg ntawm KGF-10 uas tau pom hauv txoj kev tshawb fawb no tuaj yeem hloov pauv nws txoj kev siv ua photocatalyst hauv ntau yam kev siv, suav nrog kev txo CO2 los ntawm lub hnub. Xibfwb Maeda xaus lus tias: "Peb cov txiaj ntsig qhia tau tias MOFs tuaj yeem ua lub platform rau kev tsim cov peev xwm photocatalytic zoo dua los ntawm kev siv cov hlau tsis muaj tshuaj lom, pheej yig, thiab muaj ntau nyob hauv ntiaj teb, uas feem ntau yog cov hlau molecular. Tsis tuaj yeem ua tiav." Qhov kev tshawb pom no qhib cov cib fim tshiab. qab ntug hauv thaj chaw ntawm photocatalysis thiab ua rau txoj hauv kev rau kev siv cov peev txheej ntawm lub ntiaj teb kom ruaj khov thiab ua tau zoo.
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