Die photokatalytische Wasserspaltung zur Herstellung von Wasserstoff ist eine der idealen Möglichkeiten, Sonnenenergie in chemische Energie umzuwandeln. Die Entwicklung effizienter Photokatalysatoren mit einem breiten Spektrum an sichtbarer Lichtabsorption für diesen Prozess ist jedoch immer noch eine Herausforderung.
Kürzlich entwickelte eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Zhang Fuxiang vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen neuartigen, auf sichtbares Licht ansprechenden Photokatalysator aus Ni-Metall-organischen Gerüsten (MOFs), der Wasser verstärken könnte Spaltung zur Erzeugung von Wasserstoff unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht.
Diese Studie wurde veröffentlicht in Zeitschrift der American Chemical Society am 2. Februar.
Die Forscher integrierten den Liganden 1,3,6,8-Tetrakis(p-benzoesäure)pyren (H4TBAPy) einheitlich als Lichtsammelzentrum und [Ni3O16] Nickeloxid-Cluster als katalytisches Zentrum in das MOF-Einkristallgerüst und exfolierten es dann zu 2D-Ni-TBAPy-NB-Nanogürteln.
Die von speziellen 2D-Nanobändern profitierende geordnete Koordinationsstruktur und spezielle Gerüststruktur enthielten das Lichtsammelzentrum und die katalytische Stelle der Nanobänder, was zu einer hohen Ladungstrennungseffizienz und Wasserreduktionsaktivität auf Nanobändern führte. Die scheinbare Quanteneffizienz der photokatalytischen Wasserspaltung zur Erzeugung von Wasserstoff erreichte 8,0 % (420 ± 10 nm Anregung).
„Diese Ergebnisse liefern eine Referenz für das Design und die Synthese anderer hocheffizienter photokatalytischer Materialien auf MOF-Basis für eine effiziente Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie“, sagte Prof. Zhang.
Lifang Liu et al, Nanobänder aus wasserstabilem Nickelmetall und organischem Gerüst für die Cokatalysator-freie photokatalytische Wasserspaltung zur Erzeugung von Wasserstoff, Zeitschrift der American Chemical Society (2022). DOI: 10.1021/jacs.1c12179