Bilim Adamları, Suyu Temizleyen ve Ayrıştıran Yeni Bir Malzeme Geliştirdiler
Fotoğraf : Görülebilir ışık aktif metal-organik çerçeve kullanarak eşzamanlı fotokatalitik hidrojen üretimi ve boya bozunumu.
EPFL’nin Kimya Bilimleri ve Mühendisliği Enstitüsündeki araştırmacılar, metal-organik çerçeveler sınıfındaki bir malzemeye dayalı bir fotokatalitik sistem geliştirdiler. Sistem aynı zamanda su içinde bulunan kirleticileri indirgemekte ve aynı zamanda yakalanabilen ve ilerde de kullanılabilen hidrojen üretmektedir.
Bugün en kullanışlı ve çok yönlü malzemelerden bazıları metal-organik çerçeveler ( MOF’ler ). MOF’lar, yapısal çok yönlülüğü, yüksek gözenekliliği, büyüleyici optik ve elektronik özellikleri gösteren bir malzeme sınıfıdır ki bu özellikler gaz yakalama ve ayırma, sensörler ve fotokataliz dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için umut verici adaylar haline getirir.
MOF’lerin hem yapısal tasarımında hem de kullanışlılığında çok yönlü olmaları nedeniyle, malzeme bilimcileri şu anda bunları bir dizi kimyasal uygulamada test etmektedir. Bunlardan biri, ışığa duyarlı bir malzemenin ışıkla uyarıldığı bir süreç olan fotokatalizdir. Absorbe edilen aşırı enerji, elektronları atomik yörüngelerinden ayırır ve “elektron delikleri” ni geride bırakır. Bu tür elektron deliği çiftlerinin üretimi, herhangi bir ışığa bağlı enerji işleminde çok önemli bir işlemdir ve bu durumda, MOF’nin çeşitli kimyasal reaksiyonları etkilemesine izin verir.
Moleküler Simülasyon Laboratuarı’nda Kyriakos Stylianou liderliğindeki EPFL Sion’dan bir bilim insanları ekibi, şu anda bir değil, aynı anda iki tür fotokataliz gerçekleştirebilen MOF tabanlı bir sistem geliştirdi: hidrojen üretimi ve kirletici maddelerin sudan temizlenmesi. Malzeme bol miktarda bulunan ve ucuz olan nikel fosfid (Ni2P) içerir ve güneş ışığı spektrumunun% 44’ünü oluşturan görünür ışık altında etkin fotokataliz gerçekleştirdiği bulunmuştur.
Fotokatalizin ilk türü, hidrojen üretimi, “suyu ayrıştırma” denilen bir reaksiyonu içerir. Adından da anlaşılacağı gibi, reaksiyon su moleküllerini bileşenlerine ayırır: hidrojen ve oksijen. Buradaki daha büyük uygulamalardan biri, uydular ve uzay mekikleri dahil olmak üzere günümüzde çeşitli teknolojilerde kullanılan enerji tedarik cihazları olan yakıt hücreleri için hidrojen kullanımıdır.
Fotokatalizin ikinci türü, suda bulunan kirleticileri parçalayan süreçleri ifade eden “organik kirletici madde bozulması” olarak adlandırılır. Bilim adamları, bu yenilikçi MOF bazlı fotokatalitik sistemi, organik kirleticileri simüle etmek için yaygın olarak kullanılan toksik boya rodamin B’nin bozunması yönünde araştırdı.
Bilim adamları her iki testi de sırayla gerçekleştirdiler ve MOF-bazlı fotokatalitik sistemin, tek bir işlemde hidrojenin fotokatalitik jenerasyonunu rodamin B’nin bozunmasıyla bütünleştirebildiğini gösterdi. Bu, bu fotokatalitik sistemi kullanarak hem kirletici maddeleri sudan temizlemenin hem de aynı anda yakıt olarak kullanılabilen hidrojen üretmenin mümkün olduğu anlamına gelir.
“Bu soy-metalsiz fotokatalitik sistem, fotokataliz alanını pratik ‘güneş-güdümlü’ uygulamalara bir adım daha yaklaştırıyor ve bu alandaki MOF’lerin büyük potansiyelini gözler önüne seriyor” diyor Kyriakos Stylianou.
Kaynak : scitechdaily.com
