A Ce3+ által katalizált fotolitikus vízbontás semleges közegben

Dátum
2013-06-03T08:05:44Z
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

Napjainkban a zöldenergiák – úgy mint, a víz-, szél-, geotermikus-, és napenergia – felhasználása egyre elterjedtebb. Bár a Nap nyújtotta lehetőségeket sokan túlbecsülik, mégis kétségtelenül számos területen alkalmazható, így a kémiában is. Ezen területen a legrészletesebben vizsgált folyamat a víz fotokatalitikus bontása, ahol elsőnek a fémkatalizátor, jelen esetben a cérium(III) oxidálódik, miközben a víz redukciója is megfigyelhető. Ezt követi egy úgynevezett sötét reakció, melyben a katalizátor regenerálódik. Ezt a folyamatot korábban viszonylag tömény kénsavas közegben vizsgálták, azonban ez az alkalmazhatóság szempontjából nem ideális, mert meglehetősen korrozív közeget jelent, ezért próbáltunk olyan ligandumot keresni, amellyel már semleges közegben is megtörténhet a vízbontás. Az EDTA megfelelő ligandumnak bizonyult, ám mielőtt méréseinket elkezdtük volna, a komplexek stabilitási állandóinak az ismeretében ki kellett számolnunk a formális redoxipotenciál-értékeket. Ugyanezeket a számolásokat Ce-SO42- rendszerre vonatkoztatva is elvégeztük. A számolások eredményként elmondható, hogy a kénsavas közeg két ok (hidrolízis és a túl alacsony formális redoxipotenciálok) miatt sem bizonyult alkalmasnak a semleges körülmények közötti vízbontásra, azonban az EDTA-val alkotott komplex elméletileg megfelelt a kritériumoknak, és ezt később a tényleges fotokémiai, valamint kinetikai méréseink is alátámasztották. Kísérleteink végeredményeként elmondhatjuk, hogy Ce(III/IV)-EDTA rendszer semleges körülmények között képes lehet a víz fotokatalitikus bontására, azonban a teljes katalitikus rendszer kipróbálására még nem történtek kísérletek, illetve ennek a rendszernek is vannak hátrányai a Ce(III/IV)-kénsav vagy Ce(III/IV)-SO42- rendszerhez képest: • A Ce(IV)-szulfáto komplexek elnyelése sokkal intenzívebb a látható hullámhossztartományban, mint a Ce(IV)-EDTA komplexé, azaz az előbbi folyamat fénnyel valószínűleg hatékonyabban gyorsítható. • Emellett voltak oldhatósági problémák is a Ce(IV)-EDTA rendszerben. • A kinetikai görbék eleje – valószínűleg az oldhatósági probléma, azaz a viszonylag hosszú oldatkészítési idő miatt – nem jól reprodukálható, azaz a reakció kinetikája nehezen tanulmányozható az általunk alkalmazott módszerek és koncentrációviszonyok mellett. Méréseink során csupán a Ce(IV) redukcióját vizsgáltuk, a körfolyamat másik lépését eddig még nem tanulmányoztuk.

Leírás
Kulcsszavak
fotokémia, vízbontás
Forrás