铬取代稀有且昂贵的贵金属

昂贵的贵金属通常在照亮屏幕或将太阳能转化为燃料方面发挥着至关重要的作用。现在，巴塞尔大学的化学家已经成功地用一种便宜得多的金属取代了这些稀有元素。就其性能而言，新材料与过去使用的材料非常相似。

我们在日常应用中熟悉铬，例如厨房中的铬钢或镀铬摩托车。然而，很快，这种元素也可能出现在无处不在的手机屏幕中，或用于转换太阳能。巴塞尔大学化学系奥利弗 温格教授领导的研究人员开发出了铬化合物，可以替代发光材料和催化剂中的贵金属锇和钌(这两种元素几乎与金或铂一样稀有)。自然化学写作研究小组报告说，新型铬材料的发光性能几乎与迄今为止使用的一些锇化合物一样好。然而，相对于锇，铬在地壳中的含量大约是锇的 20,000 倍，而且价格也便宜得多。

这些新材料也被证明是光化学反应的有效催化剂，包括光合作用等由光照射引发的过程。植物利用这一过程将阳光中的能量转化为富含能量的葡萄糖和其他物质，作为生物过程的燃料。

如果用红灯照射新的铬化合物，光的能量可以存储在分子中，然后可以用作电源。 在这里，我们还有可能在人工光合作用中使用我们的新材料来生产太阳能燃料， 温格解释道。

定制的铬包装

为了使铬原子发光并使其能够转换能量，研究人员将它们构建成由碳、氮和氢组成的有机分子框架。该团队将这种有机框架设计得特别坚硬，以便铬原子得到很好的封装。这种量身定制的环境有助于最大限度地减少由于不需要的分子振动而造成的能量损失，并优化发光和催化性能。新材料的缺点是铬需要比贵金属更复杂的框架，因此未来需要进一步的研究。

事实证明，铬包裹在其刚性有机框架中，在暴露于光时比贵金属更具反应性。这为原本难以引发的光化学反应铺平了道路。潜在的应用可能是活性药物成分的生产。

与其他替代方案的竞争

长期以来，寻找不含贵金属的可持续且具有成本效益的材料主要集中在铁和铜上。其他研究小组已经利用这两种元素取得了有希望的结果，并且铬过去也被纳入发光材料中。

然而，在许多情况下，这些材料的发光和催化性能远远落后于含有稀有和昂贵的贵金属的材料，因此无法代表真正的替代品。由铬制成的新材料有所不同，因为它们含有与贵金属特别相似的铬形式，从而实现与含有此类金属的材料非常接近的发光和催化效率。

温格说： 目前似乎还不清楚哪种金属最终会在发光材料和人工光合作用的未来应用中赢得竞争。 然而，可以肯定的是，博士后 Narayan Sinha 博士和 Christina Wegeberg 博士共同取得了重要进展。

接下来，温格和他的研究小组的目标是更大规模地开发他们的材料，以便对潜在应用进行更广泛的测试。通过进行额外的改进，他们希望实现从蓝色到绿色到的不同光谱颜色的发光。他们还希望进一步优化催化性能，以使我们在将阳光转化为化学能进行储存(如光合作用)方面又迈进了一大步。

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