物理科技生物学-PHYICA

高度模块化的金属有机骨架材料显示出光催化制氢的小菅ジュン巨大潜力

化学 2022-01-06 00:02:07

阿卜杜拉国王科技大学 金属有机框架(灰色和品红色晶格)可以利用太阳能分裂水分子(红色和浅蓝色球体)释放氢(浅蓝色球体)

信用:2020尼基塔·科洛博夫 一种基于金属有机框架(MOF)的水分解光催化剂,在KAUST开发,使研究人员更接近使用阳光产生清洁的氢燃料

领导这项研究的考斯特催化中心主任豪尔赫·加斯孔说:“利用太阳能高效制造绿色燃料是许多催化研究人员的最终目标。”

然而,寻找高效、长寿、低成本的水分解光催化剂仍然是一项挑战

在盖斯康的团队中,目标是利用多孔膜来寻找可持续的光催化分解水的材料

“我们与财政部合作,因为他们就像一个乐高积木玩具——你可以玩不同的部分,并通过改变来获得想要的属性,”尼基塔·科洛博夫说,他是加斯康团队的一员

金属氧化物燃料电池由金属离子通过碳基有机接头以高度规则和重复的二维或三维阵列连接而成

通过改变金属和有机成分,可以制造出多种多样的材料

“这种模块化使多孔质膜成为一个极好的平台,有助于发展对光催化过程的基本理解,”加斯康说

“我们可以评估光催化领域的新概念,这些概念可能很难或不可能用其他种类的材料来开发和评估

" 在MOF支架中,有机连接体(灰色)充当光子天线;来自接头的一个电子被转移到金属链上(粉红色),用于从水中产生H2

信用:2020尼基塔·科洛博夫 在他们的最新工作中,加斯孔、科洛博夫、阿曼丁·卡迪奥和他们的同事创造了一种利用钛金属离子和H4TBAPy的多光子荧光体,H4TBAPy是一种已知能从广谱阳光中吸收能量的有机连接体

通过将H4TBAPy与钛结合,该团队旨在创造一种能够有效利用这种能量的材料

研究小组显示,光激活多金属氧化物燃料电池中的钛具有光催化分解水制氢部分的理想能级

科洛博夫说:“财政部的有机部分就像一根天线,它收集光并将能量传输到金属节点,金属节点激活它进行催化转化。”

科洛博夫说:“尽管与一些无机半导体相比,这种新的金属氧化物燃料电池的析氢反应活性不大,但它的性能已经是最好的钛基金属氧化物燃料电池材料之一。”

“当谈到光催化应用时,多金属氧化物燃料电池还处于起步阶段,”他补充道

“我们相信模块化的构建方法为性能提升提供了无限的可能性,我们正在朝着这个方向迈出第一步

" “更好地理解催化剂在光照下如何工作的每一步都很重要,”加斯康说

“目前,我们的主要目标是设计出能够有效进行整体水分解的新的财政部结构

"

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