Прорив у катализаторі кобальту покращує виробництво фотокаталітичного пероксиду водню

Інновації у виготовленні перекису водню: фотокаталізатор нового покоління від Далінського інституту хімічної фізики

В сучасному світі, альтернативні підходи до виробництва хімічних сполук набувають все більшого значення. Дослідники з Далінського інституту хімічної фізики зробили вагомий крок уперед, створивши новий каталітичний матеріал з рівномірно розподіленими атомами кобальту в структурі Co-N4. Цей матеріал, що отриманий через термічну трансформацію з використанням COPC і фосфат-функціонованого зменшеного оксиду графену, може змінити підходи до синтезу перекису водню.

Дана інновація базується на технології утворення гетерояункцій через процес in-situ, де Co@rGO-P поєднується з нановарстатом перилен-тетракарбононової кислоти (PTA). Це дозволяє фотокаталісту, відомому як Co?rGO-P/PTA, досягати високої активності у виробництві перекису водню (H2O2) під видимим світлом, не використовуючи жертвові матеріали. Водночас, перекис водню традиційно отримують методом окиснення антрахіноном, котрий є енергoзатратним і складним.

Штучний фотосинтез H2O2 з води та кисню, які живляться сонячною енергією, виглядає як стійка альтернатива, проте існуючі фотокаталізатори часто стикаються з труднощами через обмежені каталізаторні сайти та нерівне розділення зарядів. Наносітки PTA можуть генерувати H2O2 під дією видимого світла, але їх ефективність обмежена.

Роль графенових матеріалів та кобальту у покращенні реактивності

Матеріали на основі графену, зокрема зменшений оксид графену, широко застосовуються для поліпшення розділення зарядів у фотокаталітичних системах. Включення однометальних атомів, як кобальт, збільшує кількість активних центрів, що значно покращує реактивність та контроль реакційних шляхів. Метал-фталосинтини, завдяки чіткій метало-азотній координації, стають ідеальними прекурсорами для каталістів, що запобігає агрегації атомів.

Ця робота є важливим внеском у розвиток фотокаталітичних систем та відкриває шлях до більш екологічного, ефективного і стійкого виробництва перекису водню. Результати дослідження не лише підкреслюють потенціал інноваційних матеріалів, але й формують новий напрямок у галузі відновлюваної енергетики, що здатний здійснити реальну зміну у промисловості.

Сучасні технології, такі як запропоновані Далінським інститутом хімічної фізики, є яскравим прикладом того, як наука може відповідати на екологічні виклики і забезпечувати сталий розвиток на глобальному рівні. Такі інновації відкривають перед нами нові горизонти у галузі альтернативної енергетики, які можуть не лише зменшити викиди, але й підвищити економічну ефективність виробництва ключових хімічних сполук