L’utilisation de l’énergie solaire pour provoquer le clivage des liaisons CX dans les composés organiques halogénés afin de former des liaisons CH peut non seulement contrôler la pollution environnementale, mais également réaliser d’importantes réactions de conversion organique.
Dans une étude publiée dans Matériaux et interfaces appliqués ACSun groupe de recherche dirigé par le professeur Cao Rong de l’Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l’Académie chinoise des sciences a rapporté un système couplé CdS/Zn (impim) dans lequel la cinétique de transfert d’électrons de réduction photocatalytique de la liaison CX pour le CdS Les composites /Zn(impim) ont été explorés.
Les chercheurs ont synthétisé un photocatalyseur composite points sur tiges CdS/Zn(impim) (MOF) dans des conditions douces, et ont caractérisé la structure et la morphologie par diffraction des rayons X sur poudre (PXRD), microscope électronique à balayage (MEB) et microscope électronique à transmission ( TEM).
Ils ont découvert que les nanoparticules de CdS sont uniformément chargées à la surface du MOF Zn (impim) en forme de bâtonnet, favorisant la séparation des paires électron-trou.
Pour prouver la direction du transfert d’électrons du CdS vers le Zn (impim), les chercheurs ont mesuré les fonctions de travail de surface à l’aide du microscope à force de sonde Kelvin (KPFM). La durée de vie de fluorescence du CdS/Zn (impim) était significativement réduite par rapport au CdS. La cinétique de transfert d’électrons associée a été spécifiée en détail par spectre de fluorescence et spectroscopie d’absorption transitoire femtoseconde (fs-TAS).
Afin de démontrer les performances photocatalytiques du CdS/Zn(impim), les chercheurs ont sélectionné l’α-bromoacétophénone, le bromobenzonitrile et leurs dérivés comme réactions modèles.
Ils ont révélé que l’activité de déshalogénation photocatalytique du composite CdS/Zn(impim) est bien supérieure à celle du CdS ou du Zn(impim) seuls. Le catalyseur présente une bonne stabilité, et la morphologie et la structure du catalyseur ne changent manifestement pas après cinq cycles consécutifs.
Dans la réaction de déshalogénation de l’α-bromoacétophénone, les chercheurs ont détecté l’intermédiaire du radical acétophénone par résonance paramagnétique électronique (RPE), prouvant le processus intermédiaire de la réaction.
Sous irradiation par la lumière visible, les électrons du CdS sont excités et transférés vers le Zn (impim), et les trous sont retenus dans le CdS, entraînant une séparation des charges, ralentissant ainsi le processus de recombinaison des charges et améliorant finalement l’efficacité de la déshalogénation photocatalytique.
Cette étude permet de mieux comprendre le mécanisme de transfert d’électrons dans les composites semi-conducteurs/MOF et le processus de déshalogénation des halogénures photocatalytiques, ainsi qu’une idée réalisable pour concevoir des matériaux photocatalytiques plus performants.
Plus d’information:
Yanan Feng et al, Conception rationnelle des cinétiques de transfert d’électrons de points sur tiges CdS/Zn (impim) pour une liaison CX efficace à lumière visible réduite, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2023). DOI : 10.1021/acsami.3c07110