Kupfer-Nanopartikel auf Graphen-Träger: Ein effizienter Photokatalysator für die Kopplung von Nitroaromaten bei sichtbarem Licht

Kupfer ist ein kostengünstiges plasmonisches Metall. Effiziente Photokatalysatoren aus Kupfer-Nanopartikeln auf Graphen-Trägersubstrat wurden erfolgreich entwickelt, um die Kopplungsreaktionen von aromatischen Nitroverbindungen zu den entsprechenden Azoxy- oder Azo-Verbindungen unter sichtbarem Licht zu katalysieren. Die Kopplung von Nitrobenzol produziert Azoxybenzol mit einem Ertrag von 90 % bei 60 °C, jedoch Azobenzol mit einem Ertrag von 96 % bei 90 °C. Bei Bestrahlung mit natürlichem Sonnenlicht (mittlere Lichtintensität von 0,044 W cm(-2)) bei etwa 35 °C wird 70 % des Nitrobenzols umgewandelt und 57 % des Produkts sind Azobenzol. Die Elektronen der Kupfer-Nanopartikel gewinnen die Energie des einfallenden Lichts durch einen lokalisierten Oberflächen-Plasmonresonanzeffekt und Photoanregung der gebundenen Elektronen. Die angeregten energetischen Elektronen an der Oberfläche der Kupfer-Nanopartikel erleichtern das Brechen der NO-Bindungen in den aromatischen Nitroverbindungen. Daher kann die katalysierte Kopplungsreaktion unter Lichtbestrahlung und moderaten Bedingungen ablaufen. Diese Studie bietet einen grünen photokatalytischen Weg zur Herstellung von Azo-Verbindungen und hebt eine potenzielle Anwendung für Graphen hervor.