Российские химики создали фотокатализатор для производства водорода
Российские ученые разработали новый фотокатализатор на базе нитрида углерода и наночастиц платины, который при взаимодействии с солнечным светом позволяет расщеплять молекулы воды и производить водород, говорится в сообщении Российского научного фонда (РНФ).
Повсеместное использование источников энергии на базе водорода сегодня ограничивается тем, что для их изготовления и производства водорода нужны катализаторы на базе платины и других благородных металлов, активно взаимодействующих с первым элементом периодической таблицы Менделеева.
В последние годы ученые пытаются подобрать им замену среди соединений никеля и других более распространенных и дешевых металлов.
Российские химики выяснили, что расход благородных металлов для производства подобных катализаторов можно значительно уменьшить, если встроить наночастицы из платины внутрь специальных пористых губок, изготовленных из нитрида углерода, соединения азота и углерода.
"Мы собрали демонстрационную фотокаталитическую установку, для которой нам еще предстоит подобрать оптимальный состав реакционной смеси. Результаты наших опытов послужат основой для создания прототипов устройств для получения водорода под действием солнечного света. В будущем они станут основой для развития солнечной водородной энергетики", — отметила профессор РАН, ведущий научный сотрудник Института катализа СО РАН (Новосибирск) Екатерина Козлова.
В ходе изучения свойств органического катализатора на базе соединений меламина и циануровой кислоты ученые пришли к выводу, что их молекулы активно взаимодействуют с частицами света и поглощают их энергию, которую можно использовать для обеспечения работы других катализаторов.
В ходе опытов с этими органическими соединениями ученые обнаружили, что их нагрев ведет к образованию пористых губчатых структур, состоящих из нитрида углерода и способных поглощать энергию фотонов. Эти "губки" химики засеяли при помощи наночастиц платины и проследили за тем, как они будут взаимодействовать с молекулами воды и частицами света.
Последующие опыты показали, что подобные структуры необычно активно расщепляли молекулы воды и производили водород с рекордно высокой скоростью по сравнению со всеми существующими фотокатализаторами на базе платины. Как предполагают химики, это было связано с наличием большого числа пор внутри данного материала и с удачным распределением наночастиц платины, чьи атомы были защищены от внешних воздействий прослойкой из нитрида углерода.
Результаты первых опытов на фотокаталитической установке, как надеются химики, позволят ученым создать большие фотореакторы для производства "зеленого" водорода в промышленных масштабах.