De industrie heeft een steeds dringendere behoefte om over te schakelen op duurzame, synthetische schema's om toegang te krijgen tot veelgebruikte chemicaliën. In deze context, het is van cruciaal belang om heterogene fotokatalyseprocessen te bedenken met behulp van direct beschikbare, metaalvrije katalysatoren.

Koolstofnitride is een op koolstof en stikstof gebaseerd nanomateriaal, in staat om zichtbaar licht te absorberen en de in fotonen aanwezige energie te gebruiken om chemische reacties van industrieel belang te katalyseren. Koolstofnitride is een fotokatalysator die gemakkelijk op grote schaal kan worden geproduceerd met algemeen beschikbare, kosteneffectieve voorlopers. Dit heterogene materiaal is stabiel, robuust en gemakkelijk te recyclen. Wat is meer, koolstofnitride zou kunnen worden gebruikt om kostbare en potentieel giftige op metaal gebaseerde katalysatoren te vervangen.

Een studie uitgevoerd in het Carbon Bionanotechnology-lab bij CIC biomaGUNE en gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang heeft bepaald hoe eenvoudig, post-synthetische structurele modificaties kunnen de fotokatalytische activiteit van koolstofnitriden sterk beïnvloeden. "Het perfectioneren van de chemische en fysische eigenschappen van dit materiaal kan het koolstofnitride nieuwe structurele kenmerken geven en daardoor de fotokatalytische activiteit wijzigen, " legde Maurizio Prato uit, een Ikerbaskische professor en AXA-leerstoel. Het nieuwe aan deze studie ligt in "de evaluatie van hoe verschillende post-synthetische modificaties verschillende, specifieke fotokatalytische activiteiten van de resulterende materialen in relatie tot een organisch reactiemodel."

Vooral, vernieuwend, Er zijn mechanistische studies uitgevoerd met betrekking tot de interactie tussen het oppervlak van de nanomaterialen en de gebruikte reagentia. Deze interactie varieert met post-synthetische modificatie, en als een resultaat, koolstofnitride zou kunnen worden gekozen als de meest katalytisch effectieve. In aanvulling, "de rationalisatie van de chemische verschijnselen die plaatsvinden op het oppervlak van het materiaal bleek een fundamentele parameter te zijn voor het ontwerp van nieuwe en efficiëntere katalytische systemen, " hij zei.

Direct, het gebruik van koolstofnitride wordt onderzocht voor het produceren van schone energie, zoals waterstofproductie, wateroxidatie in zuurstof en de omzetting van kooldioxide in organische verbindingen van industriële betekenis. "In onze studie er is een organische reactie ontwikkeld voor het synthetiseren van moleculen met een hoog fluorgehalte, die nuttig is in de farmaceutische, agrovoedings- en materiaalwetenschappen, " zei Prato. De bestudeerde reactie werd ook uitgevoerd in zonlicht "en presteerde buitengewoon goed."

Prato zegt, "Onze studie zou een startpunt kunnen zijn voor het vaststellen van een nieuwe benadering in de ontwikkeling van heterogene fotokatalysatoren en voor het leggen van de basis voor een nieuwe benadering in de engineering van deze materialen met betrekking tot specifieke toepassingen."