Прорив у використанні кобальтового каталізатора для поліпшення виробництва фотокаталітичного пероксиду водню
Інновації в каталізаторах: новий підхід до виробництва перекису водню
Дослідницька команда з Даляньського інституту хімічної фізики відкрила новий революційний шлях до виробництва перекису водню (H2O2) завдяки розробленню каталізатора з унікальною структурою Co-N4. Цей передовий каталізатор виготовлений з рівномірно розподіленими атомами кобальту шляхом термічної трансформації, де COPC виступає як прекурсор, а фосфат-функціоналізований знижений графен оксид служить підтримкою.
Новий каталізатор, відомий як Co@rGO-P, у поєднанні з наноаркушами пірилентетранкарбонової кислоти (PTA) утворює ефективний гетероапарат, здатний до високої активності у чистій воді під впливом видимого світла. Такий підхід використовує світлову енергію, що робить його енергоефективною альтернативою традиційному методу окислення антрахінону, який відомий своєю високою енерговитратністю.
Переваги штучної фотосинтези
Виробництво перекису водню за допомогою сонячної енергії та напівпровідникових фотокаталізаторів показує великі перспективи. Однак, традиційні фотокаталізатори стикаються з викликами таких як обмежена кількість каталізаторних сайтів і неефективний розподіл заряду. Наноаркуші PTA, хоч і ефективні для генерації H2O2 під впливом видимого світла, також мають межі через неефективне розділення зарядів.
Роль графенових матеріалів
Матеріали на основі графену, такі як знижений графен оксид, стають все більш популярними у фотокаталізаторних системах за рахунок своєї здатності покращувати перенос та розподіл зарядів. Використання металів в одиночних атомах, як от кобальт, підвищує реактивність каталізатора і дозволяє здійснювати точний контроль над реакційними шляхами. Металосодержащі фталаціані виступають обіцяючими прекурсорами для таких систем.
Шлях до сталого виробництва
Синтез та інтеграція цих передових матеріалів підвищують фотокаталітичну продуктивність, представляючи значний крок у розвитку сталого виробництва перекису водню. Це дослідження пропонує новий шлях у використанні альтернативних енергій, які не лише зменшують енергетичні витрати, але й роблять процеси екологічно дружніми.
Інновації та розробки у цій сфері показують великі обіцянки для майбутнього. За умови подальшого вдосконалення технологій, виробництво перекису водню могло б стати більш ефективним, екологічним та доступним для широкого використання, що є важливим для промисловості та збереження довкілля.
