Çin Elmlər Akademiyasının (CAS) Çin Elm və Texnologiya Universitetindən (USTC) professor Kang Yanbiaonun rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu politetrafloroetilen (PTFE) və poli- və perfloroalk (PFAS) maddələrinin aşağı temperaturda effektiv şəkildə flüordan təmizlənməsi üçün superkondensatorun (SC) köməyi ilə elektrofotokataliz hazırlamışdır.

Onlar həm elektrokimyəvi, həm də fotokimyəvi enerjinin gücünü birləşdirərək, PTFE və PFAS-in yaratdığı ekoloji problemlərin həlli üçün daha çox imkanlar təmin etdilər. Tədqiqat Angewandte Chemie International Edition -da dərc olunub .

PTFE əla istilik və kimyəvi stabilliklərinə görə müxtəlif sahələrdə geniş istifadə olunur. Bununla belə, onun yüksək dayanıqlığı həm də onun pisləşməsini və təkrar emalını çətinləşdirir. Ümumiyyətlə, PTFE-nin müalicəsi üçün termal krekinq kimi yüksək enerji istehlakı üsullarından istifadə edilir, aşağı temperatur şəraitində defluorinasiya deqradasiyası isə maye qələvi metallar kimi güclü reduksiyaedici maddələrin istifadəsini tələb edir.

Fotokataliz mülayim şəraitdə ənənəvi üsulların çatışmazlıqlarını kompensasiya edə bilər, lakin PTFE-nin defluorinasiya dərəcəsi 5%-dən azdır.

Prof. Kanqın komandası həmişə inert karbon-heteroatom bağlarının aktivləşməsi və parçalanması ilə bağlı tədqiqatlara həsr olunub. Bu tədqiqat əsasında onlar burulmuş karbazol strukturlarına əsaslanan yüksək səmərəli fotokatalitik sistem hazırlayıblar.

CBZ6, bir fotoreduktant olaraq, bükülmüş quruluşu sayəsində mükəmməl tək elektron ötürmə qabiliyyətinə malikdir və bununla da PTFE kimi sabit molekullarda inert karbon-heteroatom bağlarının parçalanmasına və çevrilməsinə nail olur.

Lakin bu prosesdə PTFE-nin hidrofobik və oleofob təbiətinə görə, demək olar ki, bütün üzvi həlledicilərdə həll olunmaması və yüksək istifadəsi ilə yanaşı, reaksiya sistemi müxtəlif bərk və mayelərlə qarışıq çoxfazalı reaksiya sisteminə çevrilmişdir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1748584167&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-supercapacitor-catalytic-fluorine-ptfe-pfas.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMzcuMC43MTUxLjU1Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1748584167155&bpp=3&bdt=166&idt=-M&shv=r20250528&mjsv=m202505220101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1748583873%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1748583873%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1748583873%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8594628920950&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2156&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=42532524%2C95353387%2C95360391%2C95344791%2C95361622%2C95362172&oid=2&pvsid=6219260620047678&tmod=422077717&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=2&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=5&uci=a!5&btvi=1&fsb=1&dtd=186

Fotoreaksiyalar üçün bir çox həll olunmayan bərk maddələr işığın keçiriciliyini azaldır, bu da sistemin işıq mənbəyi və dispersiya dərəcəsi üçün son dərəcə yüksək tələblərə səbəb olur. Bu vəziyyət genişmiqyaslı reaksiyaların aparılması üçün əlverişsiz idi.

Yuxarıda göstərilən problemləri həll etmək üçün tədqiqat qrupu SC-lərin köməyi ilə elektrofotokataliz sistemi hazırladı. Onlar fotokatalitik reaksiyalarda zəif həll olunan reduksiyaedici maddələri əvəz edərək katalitik aktiv növlər yaratmaq üçün elektrokimyəvi üsullardan istifadə edirdilər.

PTFE-nin karbon-flüor bağına effektiv elektron inyeksiya yolu ilə PTFE-nin azaldılması deflüorizasiyası fotokimya və elektrokimyanın sinergik təsirlərinin köməyi ilə mülayim şəraitdə quruldu.

Elektro-fotoreduksiya katalitik sistemi müstəqil fotokatalitik reduksiya sistemində co-reduktorların həddindən artıq istifadəsindən effektiv şəkildə qaçırdı. Bundan əlavə, reaksiyanın miqyası milliqram səviyyəsindən qram səviyyəsinə qədər daha da genişləndirildi.

Eyni zamanda, bu katalitik sistem, həmçinin PFAS ehtiva edən digər kiçik molekulların defluorinasiyası üçün yaxşı tətbiq qabiliyyətini göstərir.

Bundan əlavə, superkondensatorlar sürətli doldurma sürətinə, yüksək iş səmərəliliyinə, yüksək enerji nisbətinə, ultra yüksək temperatur müqavimətinə və uzun dövrə ömrünə malikdir. Buna görə də, onlar PTFE-nin defluorinasiya reaksiyasına nail olmaq üçün işıq enerjisi mənbəyi kimi günəş işığı ilə açıq havada istifadə edilə bilər.

Bu işdə PTFE-dən təmizlənmənin bərk məhsullarını xarakterizə etmək üçün Raman spektroskopiyası, X-ray fotoelektron spektroskopiyası və Furye transformasiyalı infraqırmızı spektroskopiya daxil olmaqla müxtəlif sınaq üsullarından istifadə edilmişdir.

Beləliklə, tədqiqatçılar bu məhsullarda alifatik strukturların, aromatik strukturların və oksigen tərkibli funksional qrupların olduğunu təsdiq etdilər. Bundan əlavə, onlar müntəzəm karbon strukturlarına (Raman G zirvəsi) və nizamsız karbon strukturlarına (Raman D zirvəsi) malikdirlər.

Bu tədqiqat PTFE və PFAS-ın ağır deqradasiyası nəticəsində yaranan ekoloji problemlərin həlli üçün yeni perspektiv təqdim edir.

Daha çox məlumat: Jia-Le Fu və digərləri, PTFE və PFAS-ların Reduktiv Fluorinləşdirilməsi üçün Elektrofotokataliz, Angewandte Chemie Beynəlxalq Nəşri (2025). DOI: 10.1002/anie.202422043

Jurnal məlumatı: Angewandte Chemie Beynəlxalq Nəşri 

Çin Elm və Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir