15084

مروري برروش هاي بهبود ويژگي هاي چارچوب هاي فلز - آلي براي انجام واكنش هاي فتوكاتاليزگري تحت نور مرئي.

1401

وحيد صفري فرد

فتوكاتاليزگري يك زمينه تحقيقاتي نوظهور است كه از انرژي خورشيد (منبع نهايي انرژي) نه تنها در شكافت آب به هيدروژن و اكسيژن، بلكه براي فرآيندهاي مختلف تصفيه استفاده مي¬كند. فتوكاتاليزگري ناشي از نور مرئي به دليل استفاده كارآمد از انرژي خورشيدي، روشي اميدواركننده براي اصلاح محيطي است. به تازگي، چارچوب‌هاي فلزي-آلي (MOFs ) توجه فزاينده‌اي را در زمينه فتوكاتاليزگري به خود جلب كرده‌اند. در مقايسه با نيمه هادي هاي اكسيد فلزي، چارچوب هاي فلز آلي مزاياي زيادي مانند: سطح ويژه بالا، توپولوژي غني و ساختار متخلخل و قابل تنظيم دارند. استفاده از چارچوب هاي فلز آلي در فتوكاتاليزگري ناهمگن براي تقسيم آب، كاهش كربن دي اكسيد و تخريب آلاينده ها با بهره گيري از ساختار متخلخل منحصر به فرد همراه با خواص فيزيكوشيميايي فراوان پديدار شده است. پيشرفت در طراحي، سنتز و اصلاح چارچوب‌هاي فلز آلي به گسترش كاربردهاي آن‌ها در زمينه‌هاي مختلف تحقيقاتي بسيار كمك كرده است. چنين پيشرفت‌هايي فرصت‌هاي بزرگي را براي ارتقاي كارايي آن‌ها در كاربردهاي كاتاليزگري متنوع از طريق تبديل انرژي خورشيدي فراهم كرده است . با اين وجود، بسترهاي فتوكاتاليزگري بر پايه چارچوب هاي فلز آلي در معرض مشكلات عملي زيادي نظير عدم كاربرد براي ارتقاء مقياس صنعتي و ناپايداري ترموديناميكي در شرايط محيطي مي¬باشند. براي بهبود عملكرد فتوكاتاليزگري چارچوب¬هاي فلز آلي روش¬هاي مختلفي مانند عاملدار‌سازي ليگاند ، مخلوط فلز/ اتصال دهنده¬¬¬، تثبيت يون فلزي/ ليگاند، حساس‌سازي با رنگ، بارگذاري نانوذرات فلزي، تزئين مواد كربني، جفت نيمه‌رسانا، بارگيري حامل و بازيافت مغناطيسي طراحي شده‌اند. اين تغييرات ممكن است منجر به جذب گسترده نور مرئي، توليد كارآمد، جداسازي و انتقال بارهاي توليد شده توسط نور شود. به طور خاص، چارچوب هاي فلز آلي را مي توان به عنوان فتوكاتاليزگرهاي ايده آل استفاده كرد، زيرا هم گره هاي فلزي و هم پيوندهاي آلي مي توانند اصلاح شوند تا جذب فتون و فعاليت كاتاليزگري را بهبود بخشند. علاوه بر اين، ويژگي هاي ساختاري بلوري چارچوب هاي فلز آلي ابزاري براي انتقال جرم در طول كاتاليزگري ارائه مي¬دهد كه منجر به افزايش سرعت واكنش مي¬شود. در اين بررسي، اثرات روش هاي مختلف سنتز/ تغيير بر خواص فتوكاتاليزگري چارچوب هاي فلز آلي با توجه به نوع گره‌هاي معدني، مدولاسيون ليگاندهاي آلي و اصلاح قبل و پس از سنتز در شبكه‌هاي چارچوب هاي فلز آلي به عنوان مثال كامپوزيت ها مورد بحث قرار گرفته است. تاكيد ويژه اي بر پيشرفت هاي فني به دست آمده در عملكرد فتوالكترونيك وكاتاليزگري چارچوب¬هاي فلز آلي در واكنش هاي متعدد اكسايش- كاهش بر اساس تحليل هاي تجربي و نظري صورت گرفته است. نقص‌هاي ساختاري، جذب نور، مكان‌هاي فعال و پايداري جنبشي و ترموديناميكي در رابطه با بازده كوانتومي و مكانيسم‌هاي انتقال بار در واكنش‌هاي مختلف فتو اكسيدشدن مورد ارزيابي قرار مي¬گيرند. روش¬هاي مختلف براي افزايش پايداري جنبشي چارچوب هاي فلز آلي نيز بر اساس ماهيت و قدرت حالت¬هاي كئورديناسيون، بي اثر بودن مراكز فلزي و عملكرد انواع ليگاند مورد بررسي واقع شده اند و در نهايت، محدوديت‌هاي فعلي فتوكاتاليزگر بر پايه چارچوب هاي فلز آلي با توجه به كاربردهاي عملي آن‌ها در مقياس‌هاي صنعتي همراه با بحث در مورد استفاده آتي آن¬ها بررسي مي-شود .

4/26/2023 12:00:00 AM

87653

1404/07/22

A review of methods for improving the properties of metal-organic frameworks for performing photocatalytic reactions under visible light.

فوتوكاتاليزگر. , چارچوب‌هاي فلزي-آلي , چارچوب‌هاي آلي-كوالانسي , اتصال دهنده , واكنش هاي اكسايش كاهش

Photocatalyst , Metal-organic frameworks , Covalent-organic frameworks , Linker , Redox reaction