Вдохновленные природой, где фотосинтез преобразует солнечную энергию в жизнь, ученые стремятся создать искусственные системы, способные повторить этот удивительный процесс. Фотокатализаторы – это ключевые игроки в этой гонке, использующие свет для запуска химических реакций, которые иначе требовали бы экстремальных температур или условий. Но чтобы эта технология стала реальностью, необходима высокая квантовая эффективность преобразования света в химическую энергию.
Молекулярные диады: Синергия для эффективности
Часто высокоэффективные фотокатализаторы состоят из двух фотоактивных элементов, объединенных ковалентной связью – так называемых молекулярных диад. Однако традиционный синтез таких диад – многоэтапный и дорогостоящий процесс, ограничивающий их применение на промышленном уровне.
Многие исследователи стремятся сделать недорогие металлы такими же эффективными катализаторами, как и редкие и дорогие элементы, такие как иридий, рутений или осмий. Однако традиционный путь – создание сложных лигандов для этих металлов – трудоемкий и ресурсоемкий.
Новый подход Керцига предлагает альтернативу: “Мы не меняем саму основу фотокатализатора, а просто добавляем “дополнительные инструменты” – недорогие добавки, которые повышают его работоспособность и долговечность,” – говорит профессор Керциг. – “Это позволяет использовать меньшее количество дорогостоящего металла, делая процесс более экономически выгодным.”
Первые испытания с новыми катализаторами показали впечатляющие результаты. В реакциях образования новых углерод-углеродных связей и фотооксигенировании древесного сырья кулоновские диады превосходят традиционные, более дорогие аналоги. Солнечный свет и светодиоды становятся еще более эффективными источниками энергии для создания ценных химических продуктов.
