光催化剂在CO2转化中的效率创新高

发布:cyqdesign 2024-12-03 22:28 阅读:78

科学家一直在寻找有效的方法将二氧化碳(CO2)转化为有用的化学物质,以此作为减少碳排放和应对气候变化的策略。光催化剂,即能利用光能驱动化学反应的材料,是实现这一目标的关键工具之一。《先进功能材料》最新一期发布了一项研究成果,表明日本东京科学研究所的研究团队通过改进合成方法,大幅提升了KGF-9这种光催化剂的性能。

早在2022年,东京科学研究所就研发出了一种不含贵金属的配位聚合物,名为KGF-9。它可以作为一种独立的光催化剂,用于将CO2转化为甲酸盐。然而,尽管它在选择性方面表现出色,但其催化活性较低,导致其表观量子产率也低。

这种新颖的微波辅助合成KGF-9的方法显著提高了其光催化性能,为创新和可持续的二氧化碳转化技术铺平了道路。

配位聚合物之所以吸引人,是因为它们能够同时具备吸收光和催化CO2还原的功能,并且可以使用地球上丰富的金属和有机分子来制造,具有工业应用潜力。

在这项新研究中,团队采用了微波辅助法,可以在密封容器中用微波加热溶液。与传统方法相比,其能够更均匀地加热整个反应混合物,从而加快分子运动并提高反应速度。这不仅将KGF-9的制备时间从两天缩短到了1小时,还带来了其他显著的好处。

经测试,团队发现,采用微波辅助法合成的KGF-9细纤维,拥有更大的比表面积和更好的结晶度,这大大提高了CO2到甲酸盐转化的表观量子产率。具体来说,新合成的KGF-9这一数字达到25%,远高于之前记录的2.6%,创下了异质光催化剂中的最高纪录。

团队认为,高质量、表面缺陷少的KGF-9晶体是此次能破纪录的关键因素。而因其成本效益高且用途广泛,改进后的KGF-9将在推动实现碳中和方面发挥重要作用。

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