Bạn đã bao giờ cân nhắc đến cách công nghệ nano có thể biến đổi cách tiếp cận của chúng ta đối với năng lượng sạch chưa? Trong nghiên cứu gần đây, chúng tôi đã khám phá các khung hữu cơ cộng hóa trị ở quy mô nano (nano-COF) cho thấy tiềm năng đặc biệt trong việc tăng cường sản xuất hydro quang xúc tác
Hình ảnh quang học của nano-COF để sản xuất H2 quang xúc tác. Tín dụng: Wei Zhao
Nghiên cứu này kiểm tra quá trình tổng hợp và hiệu suất của các nano-COF này, mở đường cho các giải pháp năng lượng hydro hiệu quả và bền vững hơn. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Hiệu suất hoạt động cao
Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào tổng hợp và đặc tính của hai nano-COF cụ thể, TFP-BpyD và TFP-BD, có hoạt tính đáng chú ý trong sản xuất hydro quang xúc tác.
Bằng cách giảm tinh thể COF xuống kích thước nano bằng chất hoạt động bề mặt, chúng tôi đã đạt được khả năng phân tán nước và đặc tính thu sáng được cải thiện đáng kể. Những tiến bộ này đã dẫn đến các số liệu hiệu suất ấn tượng, với một nano-COF chứng minh tốc độ giải phóng hydro là 392,0 mmol g−1 h−1. Tốc độ này nằm trong số các tốc độ chuẩn hóa khối lượng cao nhất được báo cáo cho bất kỳ chất xúc tác quang hữu cơ nào.
Hiện tượng quang xúc tác phụ thuộc nồng độ ngược
Ngoài việc nano hóa tinh thể COF để tăng cường tính chất quang xúc tác của chúng, một trong những kết quả hấp dẫn của nghiên cứu của chúng tôi là hiện tượng quang xúc tác phụ thuộc nồng độ ngược được quan sát thấy, trong đó hoạt động quang xúc tác cao hơn được ghi nhận ở nồng độ chất xúc tác thấp hơn.
Kết quả này thách thức quan niệm thông thường cho rằng nhiều chất xúc tác thường tương đương với hoạt động cao hơn, cho thấy có những điều kiện tối ưu để các nano-COF này hoạt động hiệu quả nhất.
Ngoài ra, chúng tôi đã đi sâu vào bản chất excitonic phân tử của các nano-COF này, được nghiên cứu thông qua quang phổ phát quang và hấp thụ thoáng qua. Hành vi excitonic giống phân tử này, là kết quả trực tiếp của kích thước nano của COF, góp phần đáng kể vào hiệu suất quang xúc tác được tăng cường của chúng.
Tóm lại, việc nano hóa COF để tạo ra nano-COF đại diện cho một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực sản xuất hydro quang xúc tác. Những vật liệu này không chỉ thể hiện khả năng phân tán nước và đặc tính thu thập ánh sáng được cải thiện mà còn chứng minh tốc độ giải phóng hydro đặc biệt.
Việc phát hiện ra hiện tượng quang xúc tác phụ thuộc nồng độ ngược mang lại một chiều hướng thú vị cho quá trình tối ưu hóa các vật liệu này.
Nghiên cứu của chúng tôi nhấn mạnh tiềm năng của nano-COF trong việc đóng vai trò là chất xúc tác quang hữu cơ hiệu quả cao cho sản xuất nhiên liệu năng lượng mặt trời. Tương lai của các giải pháp năng lượng bền vững có thể nằm ở việc sử dụng sáng tạo các vật liệu nano như nano-COF này.
Câu chuyện này là một phần của Science X Dialog, nơi các nhà nghiên cứu có thể báo cáo những phát hiện từ các bài báo nghiên cứu đã công bố của họ. Truy cập trang này để biết thông tin về ScienceX Dialog và cách tham gia.
Thông tin thêm: Wei Zhao et al, Khung hữu cơ cộng hóa trị nano để tăng cường sản xuất hydro quang xúc tác, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50839-3
Thông tin tạp chí: Nature Communications
Wei Zhao lấy bằng Cử nhân năm 2015 từ Đại học Hồ Nam. Sau đó, anh lấy bằng Thạc sĩ năm 2018 từ Đại học Tứ Xuyên dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Xikui Liu. Sau đó, anh chuyển đến Đại học Liverpool, nơi anh lấy bằng Tiến sĩ năm 2022 dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Andrew I. Cooper. Wei hiện đang tiếp tục nghiên cứu và chuyên môn của mình với tư cách là nghiên cứu viên trong nhóm của Giáo sư Dan Zhao tại Đại học Quốc gia Singapore. Các mối quan tâm nghiên cứu của anh tập trung vào tổng hợp và ứng dụng của các khung hữu cơ cộng hóa trị, chẳng hạn như quang xúc tác và hấp phụ
Mời các đối tác xem các hoạt động của Công ty TNHH Tập đoàn Thái Bình Dương
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
