绿色科学联盟开发了具有光催化活性的MOF

行情 2020-10-28 16:14:04

光催化反应可太阳能直接转化为化学能,以便它可以产生氢气和氧气,通过利用太阳光能分解水。因此,关于光催化反应的研究变得非常活跃,这是因为当今能源和环境问题变得非常严重,并且减少化石基燃料和能源的使用的要求日益强烈。如果人们能够利用阳光和水有效地产生氢,那么建立一个以氢能为基础的社会,而不是以煤炭和石油为基础的现代社会将是一项巨大的进步。

金属有机骨架(MOF),也称为多孔配位聚合物(PCP),是由金属阳离子和桥接组分金属的有机配体组成的材料。MOF通过修饰其金属和有机配体以及孔的形状和大小而合成为超多孔材料。孔径可以控制在小于nm的数量级,MOF具有非常大的比表面积(1000 – 9000 m2 / g)。另外,它们的化学基团可以在分子水平上定制。通过使适当的坚固的有机连接基与金属簇在适当的位置和方向上反应,可以以高周期性获得超多孔的高度结晶的化合物。对于传统的多孔材料,例如活性炭,沸石和中孔二氧化硅,很难产生具有所需形状,孔径和比表面积的精确多孔结构。使用MOF,可以在分子水平上人为地设计孔的结构,表面积,形状和大小,以及创建具有复杂结构的高维功能材料。从理论上讲,MOF可以通过结合多种类型的金属和有机配体来制备。已经报道了超过40,000种MOF。由于MOF是全新的最终无机-有机杂化多孔材料,因此化学工业和学术领域最近高度关注它们。以及创建具有复杂结构的高尺寸功能材料。从理论上讲,MOF可以通过结合多种类型的金属和有机配体来制备。已经报道了超过40,000种MOF。由于MOF是全新的最终无机-有机杂化多孔材料,因此化学工业和学术领域最近高度关注它们。以及创建结构复杂的高维功能材料。从理论上讲,MOF可以通过结合多种类型的金属和有机配体来制备。已经报道了超过40,000种MOF。由于MOF是全新的最终无机-有机杂化多孔材料,因此化学工业和学术领域最近高度关注它们。

绿色科学联盟一直在合成各种类型的MOF,并且一直在尝试将MOF应用于可充电电池,燃料电池,CO2吸附,水蒸气吸附,金属吸附,除臭,人工光合作用等。

这次,绿色科学联盟的Tsutomu Koninata博士和Ryohei Mori博士开发了一种在金属卤化物灯照明下表现出光催化活性的MOF。亚甲基蓝在水溶液中被MOF的光催化活性降解。尽管常规的光催化材料如TiO2仅能利用紫外线,而紫外线仅占太阳能的3%至4%,但仍需要以低成本高效地生产氢气。因此,借助于太阳能,水到氢的转化效率低。WO3可能是良好的可见光响应光催化材料,尽管钨可能昂贵,但在地球上并不丰富。

在这方面,由于可以通过改变合成程序来控制细微的结构,表面化学基团和孔径,因此MOF可以成为要研究的良好催化材料。最重要的是,可以通过选择适当的金属和有机连接基来制备各种类型的MOF,这可能导致创建具有可见光响应型光催化活性和高转化效率的MOF。

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