TAS och ljusinducerade elektronparamagnetiska resonansstudier av katalysatorn. a, Tidsupplösta transienta absorptionsspektra för CuFeS2 katalysator som visar den optiska densitetsskillnaden (ΔOD) som en funktion av våglängden vid olika tidsfördröjningar. b, Transient dynamik för CuFeS2 PIA vid 590 nm och fotoblekning (PB) vid 910 nm. c, Schematisk representation av energinivådiagram för CuFeS2 och hydrazin. LUMO, lägsta ockuperade molekylära orbital. d, Den fotoexciterade mellanarten av katalysatorn med hydrazin, i enlighet med hydrazins oxidation genom att överföra elektroner från dess HOMO till de energimatchande fotogenererade hålen i valensbandet för CuFeS2 (c). e, uppkomsten av tre-elektronreduktionsintermediären av nitrobensen vid ljusbestrålning. Kredit:Nature Nanotechnology (2022). DOI:10.1038/s41565-022-01087-3
Ett team av forskare knutna till enheter i Tjeckien, Grekland och Tyskland har utvecklat ett sätt att reducera nitroarener till aminer som inte producerar giftiga reagenser och inte involverar extrema förhållanden. De har publicerat sina resultat i Nature Nanotechnology .
Att reducera nitroarener till aminer är en vanlig procedur i kommersiella applikationer - det är en del av processen för att skapa produkter som polymerer, plaster och färg. Den nuvarande reduktionsmetoden kräver bearbetning vid temperaturer så höga som 100 grader Celsius, användning av ädelmetallkatalysatorer och vätgas under högt tryck. Sådana förhållanden har fått forskare att leta efter andra sätt att få jobbet gjort. Ett lovande tillvägagångssätt involverar användningen av plasmoniska interaktioner. I denna nya satsning utökar forskarna denna forskning.
Reduktionsprocessen de utvecklade börjar med nanokristaller av nanokristaller med plasmonresonans som liknar guldnanopartiklar. Nanokristallerna är inte bara billigare, konstaterar forskarna, utan de har också förbättrade katalytiska egenskaper. Resultatet är en ökning av elektron-hål-par. I sin process absorberas reaktanterna av nanokristallerna.
Därefter lade forskarna kristallerna till en hydrazin- och nitrobensenlösning och bombarderade sedan resultaten med blått ljus i två timmar. Hydrazinen reducerade nitrobensenen till anilin med 100 % utbyte. Forskarna noterar också att processen utfördes vid rumstemperatur, även om reaktionen ökade temperaturen på lösningen från 25 grader till 58 grader Celsius, vilket påskyndade reaktionen. Det producerar inte heller giftiga reagenser. Och slutligen, det involverar användningen av kopparjärnsulfid, som är lätt att få tag på.
Forskarna noterar att deras process gav omsättningsfrekvenser som var ouppnåeliga i andra reaktioner och att den har en storleksordning reducerad kostnadsnormaliserad hastighet för att selektivt reducera nitroarener. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
