Industrin har ett allt mer akut behov av att ställa om till hållbara, syntetiska system för att få tillgång till mycket använda kemikalier. I detta sammanhang, det är avgörande att komma på heterogena fotokatalysprocesser med hjälp av lättillgängliga, metallfria katalysatorer.

Kolnitrid är ett kol- och kvävebaserat nanomaterial, kan absorbera synligt ljus och använda energin som finns i fotoner för att katalysera kemiska reaktioner av industriellt intresse. Kolnitrid är en fotokatalysator som är lätt att producera i stor skala med hjälp av allmänt tillgängliga, kostnadseffektiva prekursorer. Detta heterogena material är stabilt, robust och kan lätt återvinnas. Vad är mer, kolnitrid skulle kunna användas för att ersätta dyra och potentiellt giftiga metallbaserade katalysatorer.

En studie genomförd i Carbon Bionanotechnology lab vid CIC biomaGUNE och publicerad i Vetenskapens framsteg har bestämt hur enkelt, postsyntetiska strukturella modifieringar kan i hög grad påverka den fotokatalytiska aktiviteten av kolnitrider. "Perfekteringen av de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos detta material kan förse kolnitriden med nya strukturella egenskaper och därför modifiera dess fotokatalytiska aktivitet, " förklarade Maurizio Prato, en Ikerbaskisk professor och AXA-ordförande. Det som är nytt med denna studie ligger i "utvärderingen av hur olika postsyntetiska modifieringar ger olika, specifika fotokatalytiska aktiviteter för de resulterande materialen i förhållande till en organisk reaktionsmodell."

Särskilt, innovativt, Mekanistiska studier relaterade till interaktionen mellan ytan av nanomaterialen och de använda reagenserna har genomförts. Denna interaktion varierar med postsyntetisk modifiering, och som resultat, kolnitrid skulle kunna väljas som den mest katalytiskt effektiva. Dessutom, "rationaliseringen av de kemiska fenomen som äger rum på ytan av materialet visade sig vara en grundläggande parameter för utformningen av nya och mer effektiva katalytiska system, " han sa.

Just nu, användningen av kolnitrid undersöks för att producera ren energi, som väteproduktion, vattenoxidation i syre och omvandling av koldioxid till organiska föreningar av industriell betydelse. "I vår studie, en organisk reaktion utvecklades för att syntetisera molekyler med hög fluorhalt, som är användbar i läkemedel, fält inom jordbruks- och materialvetenskap, " sade Prato. Reaktionen som studerades utfördes också i solljus "och fungerade extremt bra."

Prato säger, "Vår studie kan vara en utgångspunkt för att etablera ett nytt tillvägagångssätt i utvecklingen av heterogena fotokatalysatorer och för att lägga grunden för ett nytt tillvägagångssätt i konstruktionen av dessa material med avseende på specifika applikationer."