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新材料清洁并分解水


  今天一些最有用和最通用的材料是金属有机框架(MOF)。MOF是一类材★-●=•▽料,具有结构多功能性,高孔▼▼▽●▽●隙率,迷人的光▼▲学和电子特性,所有这些都使其成为各种应用的有希望的候选材料,包括气体◇…=▲捕获和分离,传感器和光催化。

  由于MOF在结构设计和实用性方面都非常通用,因此材料科学家目前正在许多化学应用中对它们进行测试。其中之一是光催化,这是一种光敏材料被光激发的过程。吸收的多余能量使电子从其原子轨道上脱臼,留下“电子空穴▪▲□◁”。这种电子 - 空穴对的产生是任何光依赖能量过程中的关键过程,并且在这种情况下,它允许MOF影响各种化学反应。

  由Kyriakos Stylianou在分子模拟实验室领导的EPFL Sion科学家团队现已开发出一种基于MOF的系统,该系统不能同时执行两种,而是两种类型的光催化:生产氢气和清除水中的污染物。该材料含有大量可用且廉价的磷化镍(Ni2P),并且被发现在可见▽•●◆光下进行有效的光催化,其占太阳光谱的44%。

  第一种类型的光催化,即氢气生产,涉及称为“水分▪…□▷▲★-●▷•解”的反应。顾名思义,反应将水分子分为氢和氧。这里更大的应用之一•●是将氢用作燃料电池,燃料电池是当今各种技术中使用的能量供应设备,包括卫星和航天☆△◆▲■飞机。

  第二种类型的光催化被称为“有机污染物降解”,其是指分解水中存在的污染物的过程。科学家研究了这种创新的基于MOF的光催化系统,用于降解有毒染料罗丹明B,通常用于模拟有机污染物。

  科学家们按顺序进行了两项测试,结果表明,基于MOF的光催化系统能够将光催化生成的氢与罗丹明B的降解整合在一起。这意味着现在可以使用这种光催化系统清除水中的污染物,同时产生可用作燃◆■料的氢气。

  “这种不含贵金属的光催化系统使光催化领域更接近实际太阳能驱动应用,并展示了MOF在该领◆▼★◇▽▼•域的巨大潜力,”Kyriakos Stylianou说。