En reaktor formad som en cell
Forskare har byggt en liten nanoreaktor som efterliknar strukturen hos levande celler för att tillverka väteperoxid med endast solljus och vatten. Den ihåliga reaktorn har en kadmiumsulfidkärna belagd med polydopamin. Den kombinerar en ljusfångande kavitet med ett protonöverföringsskal som samverkar för att driva den kemiska reaktionen.
Teamet, från Dalian Institute of Chemical Physics vid Chinese Academy of Sciences, publicerade resultaten i Journal of the American Chemical Society. Reaktorn uppnådde en väteperoxid-fotosynteshastighet på 3,24 millimol per gram katalysator per timme.
Varför väteperoxid är viktigt
Väteperoxid är en av de mest använda industriella kemikalierna. Den förekommer i blekning, desinfektion, vattenrening och elektroniktillverkning. Konventionell produktion är beroende av energikrävande processer kopplade till fossila bränslen, och kemikalien transporteras ofta i koncentrerad form, vilket innebär risker.
Att tillverka väteperoxid på plats från solljus och vatten skulle eliminera mycket av den kostnaden och faran. Eftersom det nya systemet drivs av synligt ljus och vatten undviks aggressiva reagenser och höga energiinmatningar.
Från labb till praktisk användning
Forskarna bäddade in nanoreaktorn i en återvinningsbar hydrogel. De säger att det gelbaserade systemet fortsatte att producera väteperoxid stadigt under naturligt utomhussolljus, vilket flyttar tekniken bortom en laboratoriekuriositet.
Metoden är ett steg mot artificiell fotosyntes, där konstruerade material fångar solljus på samma sätt som löv. Om den skalas upp skulle solljusdrivna reaktorer kunna producera väteperoxid lokalt och på begäran, vilket minskar beroendet av fossila bränslen och farliga transporter. Teamet säger att samma designprinciper skulle kunna tillämpas på andra kemiska reaktioner, vilket öppnar nya vägar för renare tillverkning.