Исследователи Нинбоского института материаловедения и инженерии (NIMTE) Китайской академии наук разработали прорывной фотоорганический катализатор, значительно ускоряющий производство водорода из обычной воды с помощью солнечного света. Водород — это энергоёмкое и одновременно экологически чистое топливо, которое способно согреть и напитать энергией что угодно без вреда для окружающей среды. Источник изображения: ИИ-генерация Grok/3DNews Большой проблемой всех каталитических реакций с расщеплением воды на кислород и водород под воздействием солнечных лучей остаётся малое время жизни носителей заряда — электронов и дырок, которые быстро рекомбинируют и уже не участвуют в дальнейшей реакции выработки водорода. Учёные из Китая нашли способ в 1000 раз увеличить время жизни носителей заряда в растворе, чтобы как можно больше из них смогло принять участие в реакции синтеза водорода. Обычные химические связи оказались недостаточно прочными для длительной активной реакции и исследователи заменили их на более устойчивые кумариновые связи с параллельным использованием так называемых ковалентных органических каркасов (COF). В сравнении с обычным COF с иминными связями разделённое состояние зарядов в новых условиях сохранялось примерно в 1000 раз дольше, что можно считать настоящим прорывом. Дело в том, что в обычных COF гибкие химические соединения могут совершать вращательные движения вне плоскости, вызывая структурные флуктуации и дополнительные потери энергии. Кумариновый фрагмент подавляет такие движения. Это облегчает перенос зарядов на большие расстояния внутри органического каркаса и позволяет уменьшить ширину запрещённой зоны, повышая эффективность использования энергии видимого света. Также для ускорения реакции выделения водорода исследователи использовали наночастицы платины в качестве дополнительного катализатора. При освещении с длиной волны 440 нм новый материал продемонстрировал скорость выделения водорода 531 ммоль на грамм катализатора в час. При освещении видимым светом с длиной волны более 420 нм скорость составила 166 ммоль/г ч.
Источник: 3DNews — https://3dnews.ru/1148552
Комментарии