From April 2nd to April 5th, 2024, works related to the implementation of the new version of the Jagiellonian University Repository system will be carried out. It will not be possible to enter new information into the repository during this time. We apologize for any inconvenience.
Photocatalytic reduction of carbon dioxiode in hybrid systems
alternative title:
Fotokatalityczna redukcja ditlenku węgla w układach hybrydowych
author:
Baran Tomasz
reviewer:
Quaranta Eugenio, Warszyński Piotr
advisor:
Dibenedetto Angela, Macyk Wojciech
institution:
Jagiellonian University, University of Bari
place of creation:
[Kraków]
[Bari]
date of submittion
:
2015-03-10
pages:
[1], XIII, 152
callnumber
:
Dokt. 2015/051
notes:
Dostęp do publikacji jest możliwy w Archiwum UJ
language:
English
abstract in Polish:
Wykorzystanie ditlenku węgla może przyczynić się do zmniejszenia jego emisji do atmosfery i ograniczenia zużycia zasobów węgla kopalnego. Badane są różnorakie metody redukcji CO2, spośród których fotokataliza wydaje się być bardzo obiecująca, gdyż jest to przyjazna środowisku metoda konwersji energii świetlnej w chemiczną. Trzy strategie redukcji ditlenku węgla do użytecznych związków chemicznych i paliw były badane i są przedstawione w niniejszej pracy: fotokatalityczna karboksylacja substratów organicznych na drodze redukcji CO2, fotokatalityczna konwersja CO2 do związków C1, jak również inspirowana fotosyntezą fotochemiczno-enzymatyczna redukcja ditlenku węgla do metanolu.
Fotokatalityczna karboksylacja acetyloacetonu i 2,3-dihydrofuranu została przeprowadzona używając siarczku cynku jako fotokatalizatora. Powstawanie odpowiednich kwasów karboksylowych zostało udowodnione na podstawie analiz spektroskopowych i chromatograficznych (13C-NMR, GC-MS i IR). Zaobserwowano zwiększenie wydajności reakcji wskutek modyfikacji półprzewodników nanocząstkami metalicznego rutenu. Reakcja zachodzi poprzez jednoelektronową redukcję ditlenku węgla do CO2 indukowaną fotogenerowanym elektronem z pasma przewodnictwa siarczku cynku oraz utlenianie organicznych substratów fotogenerowaną dziurą do odpowiednich rodników. Sprzęganie powstałych rodników prowadzi do utworzenia wiązania C-C i tym samym molekuły kwasu karboksylowego. ZnS, CuI, NiO i CuS były badane jako fotokatalizatory wieloelektronowej redukcji CO2 do związków C1, w czasie której HCOOH i CO zostały zidentyfikowane jako główne produkty reakcji. Ilość i wzajemny stosunek produktów silnie zależały nie tylko od użytego fotokatalizatora, ale również od obecności rutenu na powierzchni materiałów, stężenia donora elektronów czy polarności rozpuszczalnika. Ostatni aspekt pracy dotyczył fotokatalitycznej regeneracji koenzymu NADH i jego wykorzystania w enzymatycznej redukcji CO2 do CH3OH katalizowanej przez kaskadę enzymatyczną: FateDH, FaldDH i ADH. Badana była seria aktywnych w świetle widzialnym fotokatalizatorów półprzewodnikowych, spośród których TiO2 fotosensybilizowany organicznymi i nieorganicznymi modyfikatorami, półprzewodniki absorbujące światło widzialne półprzewodniki (Cu2O i InVO4), czy domieszkowany jonami kobaltu i żelaza siarczek cynku wydają się być najbardziej obiecujące. Przeprowadzone badania doprowadziły do opracowania układu opartego na półprzewodniku i kompleksie rodu pośredniczącemu w przeciesieniu elektronu z fotokatalizatora do NAD+. W takim układzie zachodziła wydajna i selektywna regeneracja enzymatycznie aktywnego izomeru 1,4-NADH, który może być wykorzystany w procesie enzymatycznej redukcji CO2. Badane procesy mogą w dalszej perspektywie znaleźć zastosowanie w indukowanych światłem słonecznym zielonych szlakach syntezy paliw i związków organicznych Cn+1 z Cn wykorzystujących ditlenek węgla jako substrat.