Наиболее эффективные, известные на сегодня методы получения топлива (водорода) из солнечного света и воды, требуют применения катализаторов, содержащих редкие и драгоценные металлы, такие как платина. Однако, сотрудники Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США нашли новый способ соединять менее дорогостоящий синтетический кобальтсодержащий катализатор с органической светочувствительной молекулой – хромофором.

Кобальт не столь хорошо, как платина, содействует получению водорода под действием света, но значительная разница в цене делает его более предпочтительным в качестве основы синтетического катализатора.

В предшествующих экспериментах с кобальтом, его атом пытались присоединить к хромофору напрямую, но это приводило к нарушению процесса генерирования водорода. «При прямом соединении хромофора с атомом кобальта, многие стимулированные электроны быстро переходят из возбужденного состояния в основное – прежде чем происходит перенос энергии», – поясняется в статье, вышедшей по результатам данной работы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

Достижением аргоннских специалистов стал предложенный ими механизм связи между хромофором и катализатором. Светочувствительная молекула подключается к фрагменту более крупного органического кольца, окружающего атом кобальта, что позволяет удлинить время протекания реакции.

Помимо дешевизны, дополнительным преимуществом работы с кобальтовым катализатором является то, что ученые понимают суть происходящих процессов на атомарном уровне. Это открывает широкие возможности целенаправленного модифицирования свойств кобальтовых катализаторов. Интерес для будущих исследований представляют также катализаторы на базе никеля и железа, элементов, еще более распространенных, чем кобальт.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365