高耗能光化学的可持续发展之路

许多光化学过程依赖于来自低效或有毒光源的紫外线，由于技术原因，LED技术无法替代这些光源。由德国美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)的ChristophKerzig教授和日本九州大学的NobuhiroYanai教授领导的国际科学家团队现已开发出第一个将蓝光转化为高能紫外线光子的分子系统低于315纳米。

这些处于所谓UVB范围内的光子对于光能转换、消毒甚至废水处理应用中的众多光化学过程至关重要。然而，阳光不能提供UVB光子，它们的人工产生通常依赖于汞灯或其他效率极低的替代品。

新发现表明，无金属光子上转换(UC)系统可以将现成的可见光转化为UVB光子。因此，这一突破可以被视为一种更环保的方法。最初的无汞应用已经在实验室中得到验证。

具有悠久传统的合作研究

几年前，两个研究小组都开始研究上转换。UC是一个过程，其中两个较低能量的光子的吸收导致一个较高能量的光子的发射。开发这项技术是为了提高太阳能电池的效率，主要是通过转换红外区域的低能光子。

“相比之下，当使用蓝光作为能源时，高能紫外光子是触手可及的，”美因茨大学化学系的Kerzig教授解释说。

特制分子已在美因茨制备，并使用最近安装在Kerzig组的新型大型激光设备进行表征。此外，NobuhiroYanai教授实验室的特殊光谱技术已应用于UC系统，以详细了解其性能。

虽然目前的论文代表了Kerzig和Yanai小组之间的首次合作，但两所大学的化学系都有完善的学生交流计划。这种新颖的合作将进一步加强美因茨和九州之间的网络。

开发可重复使用的上转换材料

科学家们使用商用蓝色LED作为光源，并利用产生的紫外线来裂解强化学键，否则需要非常苛刻的反应条件。此外，使用美因茨的激光装置，博士。学生TillZähringer设法观察到复杂能量转换机制中的所有中间体。

“我们的下一个目标是为多种应用开发可重复使用的材料，”NobuhiroYanai教授说。

他在九州的团队以开发光敏材料而闻名。材料科学、光化学和光催化在九州-美因茨合作框架内的结合将为实现这一雄心勃勃的目标铺平道路。

该研究发表在《德国应用化学》国际版杂志上。

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