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A dumanda cuntinua di l'ecunumia di carburanti à altu cuntenutu di carbone hà purtatu à un aumentu di u diossidu di carbonu (CO2) in l'atmosfera. Ancu s'è si facenu sforzi per riduce l'emissioni di diossidu di carbonu, ùn sò micca abbastanza per inverte l'effetti dannosi di u gasu digià presente in l'atmosfera.
Cusì i scientifichi anu sviluppatu modi creativi per aduprà u diossidu di carbonu digià in l'atmosfera cunvertendulu in molecule utili cum'è l'acidu formicu (HCOOH) è u metanolu. A fotoriduzione fotocatalitica di u diossidu di carbonu aduprendu a luce visibile hè un metudu cumunu per tali trasfurmazioni.
Una squadra di scientifichi di l'Istitutu di Tecnulugia di Tokyo, guidata da u prufessore Kazuhiko Maeda, hà fattu progressi maiò è l'hà documentati in a publicazione internaziunale "Angewandte Chemie" di l'8 di maghju 2023.
Anu creatu una struttura metallo-organica (MOF) à basa di stagnu chì permette a fotoriduzione selettiva di u diossidu di carbonu. I circadori creanu un novu MOF à basa di stagnu (Sn) cù a formula chimica [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: acidu tritiocianuricu è MeOH: metanolu).
A maiò parte di i fotocatalizatori di CO2 basati nantu à a luce visibile altamente efficienti utilizanu metalli preziosi rari cum'è cumpunenti principali. Inoltre, l'integrazione di l'assorbimentu di a luce è di e funzioni catalitiche in una sola unità moleculare cumposta da un gran numeru di metalli ferma una sfida di longa data. Cusì, Sn hè un candidatu ideale perchè pò risolve i dui prublemi.
I MOF sò i migliori materiali per i metalli è i materiali organici, è i MOF sò studiati cum'è una alternativa più verde à i fotocatalizatori tradiziunali di terre rare.
L'Sn hè una scelta putenziale per i fotocatalizatori basati nantu à i MOF perchè pò agisce cum'è catalizatore è scavenger durante u prucessu fotocataliticu. Ancu s'è i MOF basati nantu à u piombu, u ferru è u zirconiu sò stati studiati ampiamente, si sà pocu nantu à i MOF basati nantu à u stagnu.
H3ttc, MeOH è cloruru di stagnu sò stati aduprati cum'è ingredienti di partenza per preparà u MOF KGF-10 à basa di stagnu, è i circadori anu decisu d'utilizà 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-diidro-1H-benzo[d]imidazolu. serve cum'è donatore d'elettroni è fonte d'idrogenu.
U KGF-10 risultante hè tandu sottumessu à diversi prucessi analitichi. Anu scupertu chì u materiale hà una banda proibita di 2,5 eV, assorbe lunghezze d'onda di a luce visibile è hà una capacità muderata di adsorbimentu di diossidu di carbonu.
Una volta chì i scientifichi anu capitu e proprietà fisiche è chimiche di stu novu materiale, l'anu utilizatu per catalizà a riduzione di u diossidu di carbonu in presenza di luce visibile. Anu scupertu chì KGF-10 pò cunvertisce in modu efficiente è selettivu u CO2 in formiatu (HCOO–) cù una efficienza finu à u 99% senza a necessità di fotosensibilizatori o catalizatori supplementari.
Hà ancu un rendimentu quanticu apparente record (u rapportu trà u numeru di elettroni implicati in a reazione è u numeru tutale di fotoni incidenti) di 9,8% à una lunghezza d'onda di 400 nm. Inoltre, l'analisi strutturale realizata durante a reazione hà dimustratu chì KGF-10 hà subitu mudificazioni strutturali chì anu prumuvutu a riduzione fotocatalitica.
Stu studiu presenta per a prima volta un fotocatalizatore à basa di stagnu, à cumpunente unicu è senza metalli preziosi, assai efficiente, per accelerà a cunversione di u diossidu di carbonu in formiatu. E proprietà rimarchevuli di KGF-10 scuperte da a squadra aprenu nuove pussibilità per u so usu cum'è fotocatalizatore in prucessi cum'è a riduzione di l'emissioni di CO2 utilizendu l'energia solare.
U prufessore Maeda hà cunclusu: "I nostri risultati indicanu chì i MOF ponu serve cum'è piattaforma per l'usu di metalli non tossichi, à bassu costu è ricchi di terra per creà funzioni fotocatalitiche superiori chì sò tipicamente irraggiungibili cù cumplessu di metalli moleculari".
Kamakura Y et al (2023) I quadri metallo-organici à basa di stagnu (II) permettenu una riduzione efficiente è selettiva di u diossidu di carbonu à a furmazione sottu luce visibile. Chimica Applicata, Edizione Internaziunale. doi: 10.1002 / ani.202305923
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