Исследователи из Университета Цзяннань и Университета Цинхуа Китая разработали новый фотокатализатор, который может производить перекись водорода (H2O2), не требуя каких-либо расходных реагентов. H2O2 – бесцветное жидкое соединение, обладающее сильными окисляющими свойствами и широко используемое в промышленности и медицине. Существующий способ синтеза H2O2, известный как антрахиноновый процесс, включает катализирование окисления дигидрогена (H2) до H2O2 с помощью O2 из воздуха.
Исследователи работают над разработкой фотокатализатора, который может производить H2O2 без использования расходных реагентов с 2018 года. Их последнее исследование, опубликованное в журнале Nature Energy, включает использование самосборного тетракис (4-карбоксифенил) порфирина для создания фотокатализатора, который может непрерывно производить H2O2 только из H2O и O2 посредством фотокатализа.
Ученые проверили эффективность фотокатализатора, облучив стеклянную бутылку, содержащую раствор, при массе воздуха 1,5% с помощью солнечного имитатора, а затем нагрев ее при повышенной температуре 353 K. Фотокатализатор SA-TCPP показал квантовую эффективность в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн 1,1% при 940 нм и высокую эффективность преобразования солнечной энергии в химическую – около 1,2%.
Они обнаружили, что фотокатализатор SA-TCPP может осуществлять генерацию H2O2 по двойному пути восстановления O2 и окисления H2O, что является уникальным по сравнению с большинством ранее описанных фотокатализаторов. Они также заметили, что введение -COOH может способствовать окислению H2O путем превращения в группы -CO3H, которые впоследствии подвергаются термическому гидролизу.
Результаты исследователей весьма многообещающие и могут привести к получению H2O2 без потерь с использованием солнечного света. Их работа также могла бы послужить основой для разработки других органических фотокатализаторов, которые могут обеспечить еще более высокую эффективность использования солнечной энергии.