昂贵的贵金属在照明屏幕或将太阳能转化为燃料方面发挥着重要作用。现在，巴塞尔大学的化学家们成功地用一种成本显著更低的金属替代了这些稀有元素。从性质上看，这些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，不久的将来，这种元素可能会出现在无处不在的手机屏幕中，或者用于转化太阳能。
研究人员已经开发出可以在发光材料和催化剂中取代贵金属钌和钌的铬化合物。这两种元素几乎与金或铂一样稀有，他们在《自然化学》杂志上的一篇文章中写道，这个团队由巴塞尔大学化学系的OliverWenger教授领导，新的铬材料的发光性质几乎与迄今使用的一些钌化合物一样出色。然而，与钌相比，地壳中的铬丰富了约2万倍，成本更低。
铬元素
铬是一种有光泽、坚硬、钢灰色金属，其在周期表上的原子序数为24。它以其抗氧化和耐腐蚀的能力而闻名，主要用于不锈钢的生产以及镀铬饰面的涂层。此外，某些铬化合物用于染料、颜料和鞣制过程。
应用和效率
新材料还被证明是光化学反应的高效催化剂，包括受光照射触发的过程，例如光合作用。植物利用这一过程将阳光能转化为富能量的葡萄糖和其他物质，用作生物过程的燃料。
如果用红灯照射新的铬化合物，光的能量可以储存在分子中，然后可以用作能源。温格解释说：“在这里，我们的新材料也有潜力用于人工光合作用来生产太阳燃料。”
为了使铬原子发光并使其能够转化能量，研究人员将它们构建到由碳、氮和氢组成的有机分子框架中。团队设计了这个有机框架，使其特别坚硬，从而将铬原子包装得很好。这个量身定制的环境有助于最小化由于不希望的分子振动引起的能量损失，并优化发光和催化性能。新材料的缺点是，与贵金属相比，铬需要一个更复杂的框架，因此将来需要进一步的研究。
在坚硬的有机框架中，铬在光照下比贵金属更具反应性。这为通常难以启动的光化学反应铺平了道路。一个潜在的应用可能是在活性药物成分的生产中。
与其他替代品的竞争
长期以来，寻找没有贵金属的可持续和经济有效的材料的研究主要集中在铁和铜上。其他研究小组已经在这两种元素上取得了有希望的结果，并且铬也曾被用于发光材料。
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昂贵贵金属的材料，因此并未成为真正的替代品。由铬制成的新材料不同，因为它们含有一种与贵金属特别相似的铬形式，从而实现了非常接近含有这些金属的材料的发光和催化效率。
“目前，尚不清楚在未来的发光材料和人工光合作用应用方面，哪种金属最终会获胜，”温格说：“然而，可以肯定的是，博士后NarayanSinha和博士ChristinaWegeberg共同取得了重要进展。”
未来发展
接下来，温格及其研究团队的目标是以更大的规模开发他们的材料，以便广泛测试潜在的应用。通过进行额外的改进，他们希望能够实现从蓝色到绿色再到红色的不同光谱颜色的发光。他们还希望进一步优化催化性能，以便将我们更大地接近将阳光转化为化学能的目标，#新手帮扶计划#就像光合作用一样。