Новый фотокатализатор втрое ускорил производство перекиси водорода

Исследователи из Института коллоидов и интерфейсов Общества Макса Планка разработали фотокатализатор CALiK, который в экспериментах давал примерно втрое больше перекиси водорода, чем материал, изготовленный обычным способом.

Перекись водорода (H₂O₂) широко используется как экологичный отбеливатель (в том числе в бумажной промышленности), дезинфицирующее средство и окислитель в химических процессах. Ежегодно химическая промышленность производит около 8 млн тонн этого вещества, и спрос на него растёт.

Традиционно перекись водорода получают энергоёмким антрахиноновым методом, который опирается на ископаемое топливо. Альтернатива — использование фотокатализатора на основе нитрида углерода, активируемого светом. Учёные усовершенствовали этот подход, научившись точно контролировать расположение атомов щелочных металлов (лития и калия) в структуре нитрида углерода.

Новый катализатор CALiK, созданный из органическо-неорганических кристаллов с упорядоченным расположением ионов, показал в экспериментах примерно втрое более высокую производительность по сравнению с материалом, изготовленным обычным способом, и примерно на 40% превзошёл наиболее эффективный из протестированных аналогов (CALi, содержащий только литий). Исследования с применением структурного анализа, спектроскопии и электрохимических измерений показали, что в CALiK заряды, генерируемые светом, эффективнее разделяются и дольше остаются доступными для реакции с кислородом.

Учёные подчёркивают: ключевым фактором роста эффективности стало именно пространственное расположение ионов в материале, а не только их тип или количество. При этом расчёты, объясняющие механизм улучшения работы катализатора, основаны на упрощённых моделях и ещё не полностью отражают процессы в реальном материале.

Ранее по теме: Новый катализатор экономит драгоценный металл при производстве водорода

Источник: Max Planck Society