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锰可以使发光材料和阳光的转化更加可持续
2021年08月05日    阅读量:18044    新闻来源:深圳资讯网 szftx.com  |  投稿

巴塞尔大学的研究人员在寻求生产更可持续的发光材料和催化剂以将阳光转化为其他形式的能量方面取得了重要的里程碑。他们开发了一类基于廉价金属锰的新型化合物,这些化合物具有迄今为止主要在贵金属化合物中发现的有前途的特性。


用于人工光合作用的智能手机屏幕和催化剂——例如从阳光中生产燃料——通常含有非常稀有的金属涂料在线coatingol.com。例如,用于有机发光二极管 (OLED) 的铱比金或铂稀有。用于太阳能电池的钌也是最稀有的稳定元素之一。这些金属不仅由于稀缺而非常昂贵,而且在许多化合物中也有毒。


现在,由来自巴塞尔大学的 Oliver Wenger 教授和他的博士生 Patrick Herr 领导的团队首次成功地生产出发光的锰配合物,其中暴露于光会引起与钌或铱化合物相同的反应。研究结果已发表在《自然化学》杂志上。使用锰的优势在于,该元素在地壳中的含量是铱的 900,000 倍,而且毒性要低得多,而且价格要便宜很多倍。


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快速光化学


目前,新的锰配合物的发光效率比铱化合物差。然而,人工光合作用所需的光驱动反应(例如能量和电子转移反应)是高速发生的。这是由于新配合物的特殊结构,导致在光激发下,电荷立即从锰转移到其直接键合伙伴。这种配合物的设计原理已经在某些类型的太阳能电池中使用,尽管到目前为止它主要以贵金属化合物为特色,有时也以不太贵的金属铜为基础的配合物。


防止不必要的振动


与贵金属化合物相比,光能的吸收通常会导致由廉价金属制成的配合物发生更大的变形。结果,复合物开始振动并且大部分吸收的光能丢失。研究人员能够通过将特制的分子成分加入复合物中来抑制这些扭曲和振动,从而迫使锰进入刚性环境。这种设计原理还增加了所得化合物的稳定性及其对分解过程的抵抗力。


温格说,到目前为止,还没有人成功地用锰制造出在室温下在溶液中发光并具有这些特殊反应特性的分子复合物。“Patrick Herr 和参与的博士后在这方面确实取得了突破——开辟了贵金属领域以外的新机遇。” 


在未来的研究项目中,Wenger 和他的团队希望提高新锰配合物的发光性能,并将它们固定在适合用于太阳能电池的半导体材料上。其他可能的改进包括锰配合物的水溶性变体,它们可能在用于治疗癌症的光动力疗法中替代钌或铱化合物。


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