NOWE BARWNIKI ORGANICZNE JAKO WYSOCE REDUKUJĄCE FOTOKATALIZATORY

Jednym z największych wyzwań XXI wieku jest zapobiegnięcie katastrofie klimatycznej poprzez zmniejszenie ilości gazów cieplarnianych, takich jak CO2, emitowanych do atmosfery oraz eliminację zanieczyszczeń ze środowiska. Nie mniej istotna jest degradacja trwałych zanieczyszczeń organicznych (TZO), takich jak DDT, ponieważ nawet niskie stężenia tych związków mogą powodować poważne problemy zdrowotne i rozwojowe u dzikich zwierząt i ludzi. Obecnie stosowane procesy degradacji tych substancji często wymagają obecności drogich i rzadkich katalizatorów z metali przejściowych, które dodatkowo przyczyniają się do zanieczyszczenia środowiska.

Aby sprostać tym wyzwaniom, konieczne jest rozwijanie „zielonych” procesów np. napędzanych energią światła widzialnego. Większość energii słonecznej, odnawialnego i niewyczerpanego źródła energii, znajduje się w obszarze światła widzialnego, zatem poszukiwanie nowych materiałów fotoaktywnych, które będą wykorzystywać tę energię, jest kluczowym zadaniem. Choć na przestrzeni lat poczyniono znaczne postępy w dziedzinie fotokatalizy, to szczególnie wymagające procesy takie jak degradacja TZO lub redukcja dwutlenku węgla, wciąż nastręczają trudności. Szkodliwe substancje, takie jak DDT, TCDD i inne, stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Związki te, charakteryzującą się długim okresem półtrwania i odpornością na naturalną degradację, zatem utrzymują się w środowisku i kumulują w organizmach żywych, tym samym przyczyniając się do niezliczonych problemów ekologicznych. Rozwiązaniem tego problemu, może być zastosowanie specjalnie zaprojektowanych katalizatorów, do procesów rozkładu tych zanieczyszczeń na nieszkodliwe produkty, które wykorzystują światło do napędzania reakcji chemicznych.

Fotokatalityczna aktywacja cząsteczek organicznych jest atrakcyjną alternatywą dla klasycznych metod chemicznych, ponieważ umożliwia przeprowadzanie reakcji w bardzo łagodnych warunkach z wykorzystaniem najbardziej zielonego źródła energii, jakim jest światło widzialne. Jednak pula dostępnych fotokatalizatorów, które mogą napędzać wymagające procesy chemiczne, jest bardzo wąska i ogranicza się prawie wyłącznie do barwników organicznych, które pochłaniają wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe (UV).

Opracowanie zrównoważonych rozwiązań jest potrzebne do łagodzenia skutków globalnego ocieplenia i zanieczyszczenia środowiska. Nowe, innowacyjne metody katalityczne z wykorzystaniem barwników organicznych jako katalizatorów to odpowiedź na te wyzwania. Celem projektu jest precyzyjne zaprojektowanie nowych fotokatalizatorów, które w sposób bardziej wydajniej i selektywny będą katalizowały reakcje chemiczne napędzane energią słoneczną. Oprócz wartości naukowej, rozwiązania opracowane w ramach projektu mogą znaleźć zastosowanie w skali przemysłowej jako bardziej ekologiczne i zrównoważone alternatywy dla istniejących procesów.