新材料清洁并分解水

今天一些最有用和最通用的材料是金属有机框架(MOF)。MOF是一类材料，具有结构多功能性，高孔隙率，迷人的光学和电子特性，所有这些都使其成为各种应用的有希望的候选材料，包括气体捕获和分离，传感器和光催化。

由于MOF在结构设计和实用性方面都非常通用，因此材料科学家目前正在许多化学应用中对它们进行测试。其中之一是光催化，这是一种光敏材料被光激发的过程。吸收的多余能量使电子从其原子轨道上脱臼，留下“电子空穴”。这种电子 - 空穴对的产生是任何光依赖能量过程中的关键过程，并且在这种情况下，它允许MOF影响各种化学反应。

由Kyriakos Stylianou在分子模拟实验室领导的EPFL Sion科学家团队现已开发出一种基于MOF的系统，该系统不能同时执行两种，而是两种类型的光催化：生产氢气和清除水中的污染物。该材料含有大量可用且廉价的磷化镍(Ni2P)，并且被发现在可见光下进行有效的光催化，其占太阳光谱的44%。

第一种类型的光催化，即氢气生产，涉及称为“水分解”的反应。顾名思义，反应将水分子分为氢和氧。这里更大的应用之一是将氢用作燃料电池，燃料电池是当今各种技术中使用的能量供应设备，包括卫星和航天飞机。

第二种类型的光催化被称为“有机污染物降解”，其是指分解水中存在的污染物的过程。科学家研究了这种创新的基于MOF的光催化系统，用于降解有毒染料罗丹明B，通常用于模拟有机污染物。

科学家们按顺序进行了两项测试，结果表明，基于MOF的光催化系统能够将光催化生成的氢与罗丹明B的降解整合在一起。这意味着现在可以使用这种光催化系统清除水中的污染物，同时产生可用作燃料的氢气。

“这种不含贵金属的光催化系统使光催化领域更接近实际'太阳能驱动'应用，并展示了MOF在该领域的巨大潜力，”Kyriakos Stylianou说。