Новости химической науки > Новый метод разложения воды на водород и кислород

Разработка эффективных систем расщепления воды на водород и кислород под действием солнечного света – одна из наиболее важных задач, стоящих перед современной наукой, ее решение может заложить фундамент для развития водородной энергетики.

Однако существующие полученные в лаборатории системы отличаются низкой эффективностью, в ряде случаев требуют использования дополнительных реагентов.

Рисунок из Science, 2009; 324 (5923): 74

Исследователи из Института Вейцмана (Израиль), работающие под руководством Давида Мильштейна (David Milstein), разработали новый подход к разложению воды на водород и кислород, основанный на последовательном применении термически-инициируемого и фотоинициируемого этапов. Реакции катализируются «умным» рутениевом комплексом, в котором металлоцентр и органические лиганды кооперативно действуют, разрывая молекулу воды.

Исследователи обнаружили, что при смешении этого комплекса с водой связь кислород-водород разрушается таким образом, что атом водорода связывается с органическим фрагментом, а гидроксил – с металлоцентром.

Комплекс, содержащий связанные фрагменты воды, позволяет осуществить следующую стадию процесса, которая управляется теплом. Нагрев водного раствора до 100 градусов Цельсия способствует выделению газообразного водорода из раствора, к металлоцентру присоединяется еще одна гидроксильная группа.

По словам Мильштейна, наиболее интересной представляется третья стадия, которая активируется светом. При облучении комплекса с двумя гидроксильными группами светом не только происходило выделение кислорода, но и комплекс регенерируется в исходное состояние, что позволяет повторно использовать комплекса в следующих реакциях.

Источник: Science, 2009; 324 (5923): 74 DOI: 10.1126/science.1168600

метки статьи: #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #физическая химия, #химическая технология, #элементоорганическая химия