Newswise – A dumanda crescente di carburanti à basa di carbone per alimentà l'ecunumia cuntinueghja à aumentà a quantità di diossidu di carbone (CO2) in l'aria. Mentre si facenu sforzi per riduce l'emissioni di CO2, questu ùn mitiga micca l'effetti dannosi di u gasu digià in l'atmosfera. Cusì i circadori anu trovu modi creativi per aduprà u CO2 atmosfericu cunvertendulu in sustanzi preziosi cum'è l'acidu formicu (HCOOH) è u metanolu. A fotoriduzione di u CO2 aduprendu fotocatalizatori chì utilizanu a luce visibile cum'è catalizatore hè un metudu pupulare per tali cunversioni.
In l'ultima scuperta, rivelata in l'edizione internaziunale di l'8 di maghju 2023 di Angewandte Chemie, u prufessore Kazuhiko Maeda è a so squadra di ricerca à l'Istitutu di Tecnulugia di Tokyo anu fattu progressi significativi. Anu sviluppatu cù successu una struttura metallo-organica (MOF) di stagnu (Sn) chì prumove a fotoriduzione selettiva di CO2. U MOF introduttu di recente hè statu chjamatu KGF-10 è a so formula chimica hè [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: acidu tritiocianuricu, MeOH: metanolu). Usendu a luce visibile, KGF-10 cunverte efficacemente CO2 in acidu formicu (HCOOH). U prufessore Maeda hà spiegatu: "Finu à oghje, sò stati sviluppati parechji fotocatalizatori altamente efficienti per a riduzione di CO2 basati nantu à metalli rari è nobili. Tuttavia, l'integrazione di funzioni di assorbimentu di luce è catalitiche in una sola unità moleculare cumposta da un gran numeru di metalli ferma una sfida". Cusì, Sn s'hè rivelatu un candidatu ideale per superà questi dui ostaculi.
I MOF, chì combinanu i vantaghji di i metalli è di i materiali organici, sò esplorati cum'è una alternativa più verde à i fotocatalizatori tradiziunali basati nantu à i metalli di terre rare. L'Sn, cunnisciutu per u so doppiu rolu cum'è catalizatore è assorbitore di luce in i prucessi fotocatalizatori, puderia esse potenzialmente una opzione valida per i fotocatalizatori basati nantu à i MOF. Ancu s'è i MOF cumposti da zirconiu, ferru è piombu sò stati studiati ampiamente, a cunniscenza di i MOF basati nantu à l'Sn hè sempre limitata. Ulteriori studii sò necessarii per esplorà cumpletamente e pussibilità è l'applicazioni potenziali di i MOF basati nantu à l'Sn in u campu di a fotocatalisi.
Per sintetizà MOF KGF-10 à basa di stagnu, i circadori anu utilizatu H3ttc (acidu tritiocianuricu), MeOH (metanolu) è cloruru di stagnu cum'è cumpunenti di partenza. Anu sceltu 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-diidro-1H-benzo[d]imidazolu cum'è donatore di elettroni è fonte d'idrogenu. Dopu a sintesi, u KGF-10 ottenutu hè statu sottumessu à diversi metudi analitichi. Quessi testi anu dimustratu chì u materiale hà una capacità di adsorbimentu di CO2 muderata cù una banda gap di 2,5 eV è un assorbimentu efficace in a gamma di lunghezze d'onda visibile.
Armati di a cunniscenza di e proprietà fisiche è chimiche di u novu materiale, i scientifichi l'anu utilizatu per catalizà a riduzione di u diossidu di carbonu per via di a luce visibile. In particulare, i circadori anu scupertu chì KGF-10 riesce à ottene una cunversione da CO2 à furmatu (HCOO-) cù una selettività finu à u 99% senza alcun fotosensibilizatore o catalizatore ausiliariu. Inoltre, KGF-10 hà dimustratu un rendimentu quanticu apparente senza precedenti - una misura di l'efficienza di l'usu di i fotoni - chì righjunghjia un valore di 9,8% à 400 nm. In particulare, l'analisi strutturale realizata durante a reazione fotocatalitica hà dimustratu chì KGF-10 subisce una mudificazione strutturale per aiutà u prucessu di riduzione.
Sta ricerca rivoluzionaria presenta un fotocatalizatore à basa di stagnu d'alta prestazione KGF-10 senza bisognu di metalli nobili cum'è catalizatore unidirezionale per a riduzione di CO2 à furmatu da a luce visibile. E proprietà rimarchevuli di KGF-10 dimustrate in questu studiu puderanu rivoluzionà u so usu cum'è fotocatalizatore in una varietà di applicazioni, cumprese a riduzione di CO2 solare. U prufessore Maeda cunclude: "I nostri risultati indicanu chì i MOF ponu serve cum'è piattaforma per u sviluppu di capacità fotocatalitiche superiori utilizendu i metalli non tossichi, economichi è abbundanti truvati nantu à a Terra, chì sò spessu cumplessu di metalli moleculari irraggiungibili." Sta scuperta apre nuove pussibilità, novi orizzonti in u campu di a fotocatalisi è apre a strada à l'usu sustenibile è efficiente di e risorse di a Terra.
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