Ученые из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы и Международного томографического центра СО РАН предложили новый фотокатализатор для расщепления воды на основе металлорганического каркаса. Статья исследователей опубликована в журнале Angewandte Chemie.

В связи с возникающими по всему миру экологическими проблемами исследователи ищут способы создания экологически чистых источников энергии. Один из методов заключается в получении водородного топлива с помощью солнечной энергии. В этом способе солнечная энергия используется для расщепления молекул воды на водород и кислород.

Чтобы такой процесс можно было осуществить, необходим катализатор — соединение, которое могло бы под действием солнечного света инициировать процесс расщепления воды. Однако до сих пор ученым не удалось найти достаточно эффективные, долговечные и недорогие фотокатализаторы, пригодные для этой цели.

Российские и саудовские исследователи предложили использовать для этой цели разработанный ими металлорганический каркас (МОК). Эти соединения состоят из ионов металла, соединенных между собой органическими группами. Достоинство такой группы материалов в том, что их составляющие — металл и органические линкеры — можно варьировать в широких пределах и получать огромное количество новых соединений.

В новой работе исследователи взяли за основу ионы титана, соединив их между собой с помощью линкера - 4,4′,4′′,4′′′ (пирен-1,3,6,8-тетраил)-тетрабензойной кислоты. Исследователи показали, что титан в активированном светом МОК имел идеальные энергетические уровни для фотокаталитического расщепления воды. Органическая часть МОК выполняла функцию своего рода антенны, собиравшей свет и передававшей эту энергию металлу, который использовал ее для катализа реакции расщепления.

Хотя скорость выделения водорода при использовании нового МОК была довольно небольшой по сравнению с некоторыми неорганическими полупроводниками, его производительность находится на уровне лучших титановых МОК. Теперь исследователи планируют модифицировать материал таким образом, чтобы увеличить скорость выделения водорода при его использовании.