Zonlicht moet de motor worden van groene en ‘goedkopere’ chemische industrie. Dat is de inzet van onderzoekers aan de Universiteit van Trieste, die een nieuw materiaal hebben ontwikkeld op basis van cyanide, een verbinding die het CN¯ion bevat. Het nieuwe materiaal maakt gebruik van licht om chemische reacties te activeren waarmee moleculen worden gegenereerd. Zo zou het gebruik van giftige en dure metalen kunnen worden vermeden.
Drie testmaterialen
De onderzoekers produceerden uit grafiet cyanide (g-CN), een goede halfgeleider, drie testmaterialen, genaamd am-CN, red-CN en ox-CN. Met behulp van moderne analytische technieken bestudeerden ze de morfologische en chemische eigenschappen ervan en vonden ze resultaten voor het daaropvolgende fotokatalyse-experiment. De drie materialen werden getest in een modelreactie.
Van de drie materialen leverde am-CN de beste resultaten op
Een verdere bevestiging van de effectiviteit van de drie testmaterialen bleek uit het feit dat de modelreactie (een proces dat je in een laboratorium kunt testen, maar waarmee niet is gezegd dat het ook toepasbaar is op grote schaal) op zich geen invloed had op het resultaat. Van de drie materialen leverde am-CN de beste resultaten op
De studie biedt perspectief voor een nieuwe benadering van de ontwikkeling van heterogene fotokatalysatoren voor organische synthese in onder andere de farmaceutische en agrarische chemie. Deze moleculen kunnen ook nuttig zijn voor het verbeteren van de prestaties van apparaten met vloeibare kristallen, zoals het scherm van een pc, tv of mobiele telefoon.
Bij syntheseprocessen in de chemische industrie wordt vaak gebruik gemaakt van katalysatoren om te zorgen dat het verloop onder de beste omstandigheden van temperatuur en druk kan plaatsvinden. Deze katalysatoren zijn normaal gesproken moleculen of nanodeeltjes van edelmetalen, zoals rhodium en platina. Zulke metalen zijn goed om C-C-verbindingen te maken.
Duur en vervuilend
Maar het probleem met (edel)metalen is dat ze duur en vervuilend zijn en bovendien slecht te recyclen zijn. Het nieuwe materiaal baant daarmee de weg naar een duurzamere en meer kosteneffectieve chemische industrie. En daaraan is behoefte. De druk op de industrie neemt toe om snel over te schakelen op nieuwe duurzame synthetische toepassingen om toegang te krijgen tot chemische stoffen die op grote schaal kunnen worden gebruikt. Daarom heeft heterogene fotokatalyse door middel van gemakkelijk verkrijgbare, metaalvrije katalysatoren een sterke aantrekkingskracht.
Science Advances
Het onderzoek, waaraan ook onderzoekers van de universiteiten van Manchester en San Sebastian hebben meegewerkt, is gepubliceerd in het laatste nummer van Science Advances, dat deze week uitkwam. Science Advances is het ‘open source’ zusje van Science, het tijdschrift dat wordt uitgegeven door de American Association for the Advancement of Science.
