Фотокатализ — это процесс, при котором свет запускает химические реакции, и управление им — одна из самых заманчивых задач современной науки.
Если научиться превращать солнечный свет в химическую энергию эффективно и недорого, можно получать водород из воды, перерабатывать углекислый газ в полезные вещества и производить промышленные химикаты вроде перекиси водорода — и все это на энергии Солнца. Ключевую роль в этом могут сыграть материалы из семейства полигептазиниминов, и новая работа специалистов Центра передовых системных исследований (CASUS) при Институте Гельмгольца в Дрезден-Россендорфе существенно приближает этот момент.
Полигептазинимины относятся к классу нитридов углерода — слоистых материалов, напоминающих графен, но построенных из богатых азотом кольцевых молекулярных блоков. В отличие от графена, который прекрасно проводит ток, но плохо подходит для фотокатализа, полигептазинимины способны поглощать видимый свет — именно тот диапазон, в котором Солнце излучает больше всего энергии. Вдобавок они недороги, нетоксичны и термически устойчивы.
Однако ранние версии этих материалов работали не слишком эффективно: поглощенная энергия света быстро терялась, потому что возбужденные электроны слишком рано сливались с положительно заряженными «дырками», не успевая запустить химическую реакцию. Решение нашлось в ионах металлов: встраивание их в структуру материала позволяет значительно улучшить разделение зарядов.
Источник: hi-tech.mail.ru