Un nuovo fotocatalizzatore a base di polimeri di coordinazione per CO₂ la riduzione mostra prestazioni senza precedenti, dando agli scienziati della Tokyo Tech una speranza nella lotta contro il riscaldamento globale. Composto da elementi abbondanti e che non richiedono trattamenti o modifiche post-sintesi complessi, questo promettente fotocatalizzatore potrebbe aprire la strada a una nuova classe di fotocatalizzatori per convertire in modo efficiente la CO₂ in sostanze chimiche utili.

L'anidride carbonica (CO₂ ) rilasciata nell'atmosfera durante la combustione di combustibili fossili è una delle principali cause del riscaldamento globale. Un modo per affrontare questa crescente minaccia è sviluppare CO₂ tecnologie di riduzione, che convertono CO₂ in sostanze chimiche utili, come CO e acido formico (HCOOH). In particolare il fotocatalitico CO₂ i sistemi di riduzione utilizzano la luce visibile o ultravioletta per guidare CO₂ riduzione, proprio come le piante usano la luce solare per condurre la fotosintesi. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno segnalato molti fotocatalizzatori sofisticati basati su strutture metallo-organiche e polimeri di coordinazione (CP). Sfortunatamente, la maggior parte di essi richiede complessi trattamenti post-sintesi e modifiche o sono realizzati con metalli preziosi.

In un recente studio pubblicato su ACS Catalysis , un gruppo di ricerca giapponese ha trovato un modo per superare queste sfide. Guidato dal Professore Assistente Specialmente Nominato Yoshinobu Kamakura e dal Professor Kazuhiko Maeda del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), il team ha sviluppato un nuovo tipo di fotocatalizzatore per CO₂ riduzione basata su un CP contenente legami piombo-zolfo (Pb-S). Conosciuto come KGF-9, il nuovo CP è costituito da una struttura infinita (–Pb–S–) n con proprietà diverse da qualsiasi altro fotocatalizzatore noto.

Ad esempio, KGF-9 non ha pori o vuoti, il che significa che ha una superficie ridotta. Nonostante ciò, tuttavia, ha ottenuto una performance di fotoriduzione spettacolare. Sotto irradiazione di luce visibile a 400 nm, KGF-9 ha dimostrato una resa quantica apparente (resa di prodotto per fotone assorbito) del 2,6% e una selettività di oltre il 99% nella riduzione di CO₂ formare (HCOO−). "Questi valori sono i più alti mai riportati per una riduzione di CO₂ senza metalli preziosi, guidata da un fotocatalizzatore monocomponente a HCOO−", afferma il Prof. Maeda. "Il nostro lavoro potrebbe far luce sul potenziale dei CP non porosi come unità costruttive per la CO₂ fotocatalitica sistemi di conversione."

Oltre alle sue notevoli prestazioni, KGF-9 è più facile da sintetizzare e utilizzare rispetto ad altri fotocatalizzatori. Poiché i siti Pb attivi (dove CO₂ si verifica la riduzione) sono già "installati" sulla sua superficie, KGF-9 non richiede la presenza di un cocatalizzatore, come nanoparticelle metalliche o complessi metallici. Inoltre, non richiede altre modifiche post-sintesi per funzionare a temperatura ambiente e con illuminazione a luce visibile.

Il team di Tokyo Tech sta già esplorando nuove strategie per aumentare la superficie del KGF-9 e aumentare ulteriormente le sue prestazioni. Essendo il primo fotocatalizzatore con Pb(II) come centro attivo, ci sono buone probabilità che KGF-9 apra la strada a una CO₂ più economicamente fattibile riduzione. A questo proposito, il team di ricerca afferma:"Riteniamo che il nostro studio offra un'opportunità senza precedenti per lo sviluppo di una nuova classe di fotocatalizzatori economici per CO₂ riduzione costituita da elementi abbondanti di terra." + Esplora ulteriormente

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