Немецкие ученые из Вюрцбургского университета им. Юлиуса и Максимилиана разработали катализатор для расщепления воды. Он действует аналогично ферментам, которые принимают участие в фотосинтезе растений. Исследование опубликовано в журнале Nature Catalysis.
В настоящее время водород считается достойной альтернативой ископаемому топливу. Переход на водородное топливо может помочь снизить выбросы углекислого и других парниковых газов. Водород можно получать при расщеплении воды под действием электричества. Однако ученые считают, что вместо электричества можно воспользоваться солнечным светом. Именно такой фотолиз воды производят растения в ходе фотосинтеза. Этим занимается особый молекулярный аппарат — фотосистема II.
Немецкие ученые попытались воссоздать работу фотосистемы II в искусственных условиях. Чтобы расщепить молекулу воды, нужно провести сложную окислительно-восстановительную реакцию: от двух молекул воды отщепляются четыре электрона и четыре протона. В растениях для этого используется фермент, в каталитическом центре которого находятся четыре атома марганца, по ним и распределяется электронная плотность. В 2016–2017 годах ученые разработали похожий «искусственный фермент», каталитический центр которого состоял из трех атомов рутения, выполнявших схожие функции. Сейчас же исследователям удалось получить такой катализатор всего с одним атомом рутения. Чтобы это сделать, в каталитический центр добавили «карман» — пространство, в котором собираются молекулы воды. Как показали эксперты, каталитическая активность этого «искусственного фермента» практически такая же высокая, как в фотосистеме II у растений.
Долгосрочная цель исследовательской группы — внедрение этого катализатора в установку, которая бы расщепляла воду до водорода под действием солнечного света. На разработку такого прибора потребуется время, поскольку для функционирования всей системы нужно подобрать подходящие катализатору компоненты. Так, ученым еще предстоит выбрать светопоглощающие красители и восстановительные катализаторы.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
