光催化劑從光中吸收能量以發(fā)生化學反應(yīng)。最著名的光催化劑可能是葉綠素，這是植物中的一種綠色色素，有助于將陽光轉(zhuǎn)化為碳水化合物。雖然碳水化合物可能不再受歡迎，但光催化比以往任何時候都受到更多關(guān)注。在光催化過程中，光落在光催化劑上，增加其電子的能量并導致它們破壞它們的鍵并在催化劑中自由移動。這些“激發(fā)”的電子然后與化學反應(yīng)的原材料反應(yīng)以產(chǎn)生所需的產(chǎn)品。替代能源研究領(lǐng)域的重中之重是使用光催化劑將太陽能轉(zhuǎn)化為燃料，這一過程被稱為“太陽能到燃料的生產(chǎn)”。
在Coordination Chemistry Reviews 上發(fā)表的一篇文章中, 中國南京林業(yè)大學夏昌雷博士;美國西北大學Kent Kirlikovali博士;來自越南 Duy Tan 大學的 Thi Hong Chuong Nguyen 博士、Xuan Cuong Nguyen 博士、Quoc Ba Tran 博士和 Chinh Chien Nguyen 博士;越南峴港大學的 Minh Khoa Duong 博士和 Minh Tuan Nguyen Dinh 博士;越南同德勝大學Dang Le Tri Nguyen博士;Sholini大學的Pardeep Singh博士和Pankaj Raizada博士;越南平陽大學的Van-Huy Nguyen博士;韓國高麗大學的Soo Young Kim博士和Quyet Van Le博士;來自帕特利普特拉大學的 Laxman Singh 博士;和韓國首爾國立大學的 Mohammadreza Shokouhimer 博士強調(diào)了共價有機框架 (COF) 的潛力，這是一種新型吸光材料，
正如 Pardeep Singh 博士解釋的那樣，“太陽能已被成功地用于發(fā)電，但我們還不能有效地利用太陽能制造液體燃料。這些太陽能燃料，如氫，可能是可持續(xù)、可儲存和便攜式能源的豐富供應(yīng)。”
COFs 的特殊之處在于它們能夠提高催化能力并在其結(jié)構(gòu)中添加稱為“官能團”的特殊取代分子，從而為解決現(xiàn)有光催化劑的局限性提供了一種方法。這是由于 COF 的某些有利特性，例如化學穩(wěn)定性、可控的孔隙率和強電子離域，使其更加穩(wěn)定。
顧名思義，COFs 由有機分子組成，這些分子結(jié)合在一起形成一個可以定制以適應(yīng)各種應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。此外，強電子離域意味著，與半導體光催化劑不同，受激電子很少在中途復合，從而為化學反應(yīng)產(chǎn)生更多受激電子。由于這些反應(yīng)發(fā)生在光催化劑的表面，因此 COF 增加的表面積和可改變的孔隙率是一個巨大的優(yōu)勢。COF 光催化劑可用于將水轉(zhuǎn)化為氫氣，以及從二氧化碳生產(chǎn)甲烷，從而有望實現(xiàn)生產(chǎn)燃料和減緩全球變暖的雙重好處。此外，它們甚至可以幫助固氮、塑料生產(chǎn)和氣體儲存。
一種新型 COF，共價三嗪骨架 (CTF)，目前處于制氫研究的前沿。與石墨光催化劑相比，CTF 產(chǎn)生氫氣的能力是其 20-50 倍，使其成為未來燃料生產(chǎn)的一個非常有前途的選擇。
標簽： 燃料
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