Ученые из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН совместно с сотрудниками Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова впервые получили универсальные фотокатализаторы, обеспечивающие протекание химических реакций за счет использования видимого света как источника энергии.
Разработанные фотокатализаторы позволяют снизить экономические затраты и экологический след химической промышленности. Устройства получают с помощью самосборки металлоорганических каркасов (пористых кристаллических решеток), состоящих из катионов цинка и порфиринов (аналогов хлорофилла) на поверхности наночастиц оксида графена. Размер пор в подобных материалах можно менять, используя порфирины различного строения. Такие конструкции избирательно адсорбируют из окружающей среды органические молекулы нужного размера . На воздухе при воздействии света в каркасах образуется высокоактивный синглетный кислород, который запускает реакции окисления и деструкции. Они протекают в сто раз быстрее, чем при использовании катализаторов, состоящих только из оксида графена. В безвоздушной среде фотокатализаторы запускают реакции восстановления тех же молекул, но только если они соответствуют по размеру порам фотокатализатора.
Руководитель проекта РФФИ, доктор химических наук, профессор РАН Мария Калинина отмечает, что главных преимуществом таких материалов является уникальное сочетание компонентов, собранных в определенную структуру. Именно это даёт возможность «использовать один и тот же катализатор для большого числа разноплановых реакций».
Полученные фотокатализаторы позволяют проводить непрерывные и почти безотходные химические циклы синтеза и утилизации отработанных материалов, получать из одних и тех же веществ разные продукты и применять их для селективной очистки окружающей среды от загрязнений.
Сейчас на рынке представлено множество фотокатализаторов, которые имеют схожие функции. Российская разработка отличается от прочих тем, что может избирательно воздействовать на органические вещества.
Источник фото на странице: Pawan Parihar on Unsplash
