Исследователи из Томского политехнического университета вместе с коллегами из Чехии придумали новый двумерный материал, который позволяет получать водород из загрязненной и соленой воды под действием солнечного света. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

«Водород — это основа водородной энергетики, которая может стать решением энергетических проблем человечества. Однако, чтобы эта мечта стала реальностью, необходимо решить несколько проблем. В частности, ученые все еще ищут разные методы получения водорода, ведь его необходимо много, а получать желательно максимально экологично и быстро. Один из главных вариантов — это разложение воды под действием света. Воды на нашей планете много, однако далеко не все способы позволяют добывать водород из соленой или загрязненной воды. Кроме того, мало кто из ученых использует для получения водорода инфракрасный спектр, а это 43% энергии солнечного света», — рассказывает один из авторов статьи, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова.

Созданный российскими учеными материал — это трехслойная конструкция, имеющая в толщину всего микрометр. Нижний слой представляет собой тонкую пленку золота, средний состоит из платины, а верхний — из металлорганических каркасов на основе хрома и органических молекул.

«Для испытания материала мы просто заливали его водой и герметично закрывали емкость, чтобы периодически отбирать газовые пробы для определения количества водорода. Под действием инфракрасного света на поверхности образца мы видели возбуждение плазмонного резонанса. При этом "горячие" электроны, которые возникают на золотой пленке, переносились в слой платины. Эти электроны затем восстанавливали протоны на границе с органическим слоем. Если электроны достигали каталитических центров металл-органических каркасов, то последние также могли восстанавливать протоны и генерировать водород», — поясняет Гусельникова.

Авторы показали, что 100 см² материала позволяют получать 0,5 литра водорода за час — это один из самых больших показателей, зафиксированных для двумерных материалов. Теперь ученые планируют доработать материал, чтобы он одинаково эффективно работал как в инфракрасном спектре, так и в видимом.