تقلید فتوسنتز با ماده ارگانیک ساخت دانشمندان

دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) یک چهارچوب ارگانیک کوالانسی ریزمتخلخل با شبکه‌بندی چگالی بالا ایجاد و پیوندهایی برای تولید پاک و کارآمد پروکسید هیدروژن (H۲O۲) از طریق فرایند فتوسنتز با آب و هوا مهندسی کرده‌اند.

به گزارش ماد از «سای تک دیلی»، تولید صنعتی پروکسید هیدروژن به روش سنتی از طریق فرایند آنتراکوئینون (anthraquinone) با استفاده از هیدروژن و اکسیژن مصرف انرژی بالایی دارد. این رویکرد از مایعات حلّال سمی و کاتالیست‌های فلزی گران‌قیمت استفاده می‌کند و مقدار زیادی ضایعات به علت واکنش‌های جانبی تولید می‌کند.

اما در مقابل، تولید فتوکاتالیستی H۲O۲ از اکسیژن و آب، یک مسیر آرام و پاک همراه با بهره‌وری انرژی ارائه می‌دهد. مساله مهم‌تر اینکه این روش به ضعف‌های متداول سیستم‌های کنونی فتوکاتالیستی از قبیل فعالیت پایین، استفاده زیاد از مواد الکلی بیشتر و نیز نیاز به استفاده از ورودی گاز اکسیژن خالص هم رسیدگی می‌کند.

اکنون، یک تیم تحقیقاتی با هدایت پروفسور «جیانگ دونگلین» از دانشکده شیمی دانشگاه ملی سنگاپور یک نوع جدید از فتوکاتالیست برای فتوسنتز مصنوعی کارآمد H۲O۲ از آب و هوا ابداع کرده است.

محققان برای این منظور چهارچوب‌های ارگانیک کوالانسی شش ظرفیتی (hexavalent) ساختند و به موازات آن، منفذ نیز با کانال‌های ریزمتخلخل با حساسیت هیدرولیکی مهندسی شده است که بتواند مواد واکنش‌پذیر یعنی آب و اکسیژن را بطور فوری منتقل کند.

در نتیجه، این چهارچوب‌های ارگانیک شش ظرفیتی (COFs) زمانی که در معرض نور مرئی در رآکتورهای خاص قرار می‌گیرند، بطور موثر و خودبخود H۲O۲ را از آب و هوای اتمسفری تولید می‌کنند.

این COFs ها در شرایط آزمایشگاهی کارآمدی کوانتومی ۱۷.۵ درصدی تحت نور مرئی نشان داده اند. این سیستم می‌تواند برای ساختن سطوح خود تمیزکننده و کارهای ضدعفونی به کار رود.