Исследователи из шведского университета Упсалы представили экономичный и экологичный органический полимерный наноматериал, способный выступать в качестве фотокатализатора при генерировании водорода. Они также предложили работоспособный механизм для проведения реакции.

Проект описан в Energy and Environmental Science. Разработка фотокатализаторов для получения водорода из воды с помощью света – идеальный способ преобразования и хранения солнечной энергии. Из-за ограниченной поглотительной способности, высокой стоимости и риска металлического загрязнения, ученые стали искать органические альтернативы неорганическим материалам.

Проблема таких структур заключается в гидрофобности. Протонам сложно проникать через поры материалов и взаимодействовать с реакционноспособными участками. Ученым приходится добавлять большое количество органического растворителя, чтобы добиться необходимой распыляемости фотокатализатора.

Шведские исследователи решили этот вопрос с помощью наномерного осаждения. Оно позволило эффективно рассеять органический фотокатализатор в водном растворе.

«С помощью гидрофильного сополимера мы создали протонные каналы в наномерных частицах (Pdots), сымитировав естественную систему фотосинтеза. Она может значительно улучшить генерирование водорода», — сказал Хейнинг Тянь, доцент кафедры химии.

Меняя структуру полимеров и определяя различные фотокаталитические механизмы, исследователи смогли найти реакционноспособные участки, расположенные на акцепторах электронов. Они также определили важность роли гетероатомов. Основываясь на полученных данных, исследователи нацелились на создание более эффективных и стабильных Pdots для производства водорода.