Новости химической науки > Новый катализатор фоторазложения воды

Исследователи из Германии и Китая обнаружили, что известный полимер может быть отличным катализатором для получения водорода из воды с помощью фоторазложения.

Материал соответствует требованиям для «идеального» катализатора – в его состав входят распространенные элементы, он не токсичен, и с ним легко работать, что может открыть «зеленую» эру в получении водородного топлива.

Получение водорода за счет разложения воды с помощью солнечной энергии представляет собой перспективный способ получения водородного топлива, которое может использоваться либо для получения электричества в топливных ячейках, либо непосредственно сжигаться в двигателях водородных автомобилей будущего.

За последние три десятка лет было разработано немало металлосодержащих катализаторов фоторазложения воды, однако их применение ограничивается тем, что в их составе часто используются драгоценные металлы. Исследователи разработали также и синтетические полимерные катализаторы, однако они поглощают только ультрафиолетовую часть солнечного света и отличаются низкой производительностью.

Предложенный исследователями материал представляет собой полимерную форму нитрида углерода, впервые полученную в 1834 году. Исследователи использовали процессы испарения-конденсации для организации цепей полимера в слои, структурно подобные графиту.

Полученная форма нитрида углерода была измельчена в порошок и добавлена к воде, содержащей дополнительный реагент, поставляющий электроны для нормального протекания каталитической реакции. При освещении смеси солнечным светом вода распадается на ионы гидроксония и атомарный кислород. Атомы углерода в составе катализатора способствуют восстановлению ионов гидроксония до молекулярного водорода. Атомы азота способствуют процессу окисления воды, способствуя образованию молекул O₂.

Проведенные исследователями испытания показали, что полимерный нитрид углерода поглощает как ультрафиолетовую, так и видимую области спектра солнечного света, и, хотя производительность катализатора пока еще сильно зависит от метода его получения, он уже может соперничать с катализаторами на основе платины и других благородных металлов.

Источник: Nature Materials, 2008, DOI:10.1038/nmat2317

метки статьи: #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия, #химическая технология