Разработан материал, очищающий и расщепляющий воду
Швейцарские ученые создали материал, при помощи которого можно одновременно и очистить воду, и получить водород.
Металлоорганические соединения (МОС) - одни из наиболее полезных и разносторонних материалов благодаря своей структурной универсальности, высокой пористости и удивительным оптическим и электронным свойствам.
Сегодня материаловеды активно испытывают МОС для различных химических применений. Одно из них - фотокатализ - процесс, при котором светочувствительный материал раздражается светом. Абсорбированная излишняя энергия смещает электроны с их атомных орбит, оставляя вместо них «электронные дыры». Произведение пары таких электронных дыр - важная составляющая в любом энергетическом процессе, зависящем от света. В этом случае он позволяет МОС воздействовать на различные химические реакции.
Команда ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны разработала систему на основе МОС, способную производить два типа фотокатализа одновременно: производство водорода и очищение воды от загрязнителей. Материал состоит из дешевого фосфида никеля (Ni2P) и, как выяснилось, обеспечивает эффективный фотокатализ при видимом свете. Проведенная работа описана в статье журнала Advanced Functional Materials.
Первый тип фотокатализа - производство водорода - связан с реакцией, известной как «расщепление воды». Как следует из названия, она расщепляет молекулы воды на их составляющие: водород и кислород.
Второй тип фотокатализа называют «деградацией органических загрязнителей»: он разрушает загрязнители, присутствующие в воде. Ученые изучили эту новаторскую систему фотокатализа на основе МОС, разрушив токсичный краситель родамин Б, часто используемый для симуляции органических загрязнителей.
Специалисты провели оба теста последовательно и продемонстрировали, что фотокаталитическая система на основе МОС способна интегрировать фотокаталитическое производство водорода с деградацией родамина Б одновременно. Это значит, что теперь можно использовать фотокаталитическую систему и для очищения воды от загрязнителей, и для производства водорода, который можно применять в качестве топлива.
«Эта фотокаталитическая система без благородных металлов сдвигает область фотокатализа на шаг ближе к практическому «солнечному» применению и демонстрирует большой потенциал МОС в этой области», - говорит руководитель исследования Кириакос Стилиану.
