Wetenschap
Studie ontsluit de kracht van zichtbaar licht voor duurzame chemie
Een doorbraak in duurzame moleculaire transformaties is bereikt door onderzoekers van de Universiteit van Helsinki. Onder leiding van professor Pedro Camargo heeft het team een belangrijke manier ontwikkeld om de kracht van zichtbaar licht te benutten om chemische processen efficiënter aan te sturen, waardoor een groener alternatief wordt geboden voor traditionele methoden.
Hun bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift ACS Applied Materials and Interfaces , zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de manier waarop we essentiële chemicaliën en brandstoffen produceren.
Het overwinnen van kosten- en efficiëntiebarrières
Traditionele plasmonische fotokatalyse wordt lange tijd gehinderd door de hoge kosten en schaalbaarheidsproblemen die gepaard gaan met materialen als zilver (Ag) en goud (Au). Professor Pedro Camargo en zijn team hebben deze barrières echter overwonnen door zich te concentreren op materialen die in aanzienlijke hoeveelheden direct op aarde beschikbaar zijn.
Deze materialen zijn belangrijk omdat ze in verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over schaarste of uitputting. Het team concentreerde zich specifiek op Hx MoO3 als plasmonische fotokatalysator, die werd gecombineerd met palladium (Pd), een belangrijke katalysator die op grote schaal wordt gebruikt in verschillende industrieën. Hun aanpak omvat een oplosmiddelloze mechanochemische synthesetechniek, die zowel kosteneffectiviteit als ecologische duurzaamheid biedt.
De kracht van licht
De onderzoekers verdiepten zich in het ingewikkelde samenspel van optische excitaties en ontdekten dat ze, door specifieke golflengten van zichtbaar licht op hun katalysator te laten schijnen, de prestaties ervan aanzienlijk konden verbeteren. Het meest opmerkelijke is dat het gelijktijdig gebruik van twee golflengten van licht resulteerde in een toename van 110% in de reactie-efficiëntie. Deze verbeterde efficiëntie wordt toegeschreven aan de geoptimaliseerde generatie van energetische elektronen op de katalytische locaties, een cruciale stap voorwaarts in duurzame katalyse.
Ze identificeerden de synergetische effecten van Hx MoO3 excitatie van de bandafstand, Pd-interbandovergangen en Hx MoO3 gelokaliseerde excitatie van oppervlakte-plasmonresonantie (LSPR), wat leidt tot opmerkelijke verbeteringen in de katalytische prestaties.
Een groenere toekomst voor de chemische industrie
“Ons werk biedt een grote stap voorwaarts in het duurzamer maken van chemische processen”, zegt professor Camargo. "Door licht als energiebron te gebruiken, kunnen we mogelijk een revolutie teweegbrengen in de manier waarop vitale chemicaliën worden geproduceerd, waardoor de behoefte aan fossiele brandstoffen en de zware omstandigheden in de huidige industriële processen worden verminderd."
Dit onderzoek heeft een enorm potentieel voor toepassingen variërend van schonere brandstofproductie tot de productie van essentiële materialen met minder impact op het milieu.
De implicaties van dit onderzoek reiken veel verder dan het laboratorium en bieden hoop op een groenere, duurzamere toekomst terwijl de samenleving ernaar streeft de klimaatverandering en de transitie naar hernieuwbare energiebronnen te bestrijden.