Графен сделает искусственный фотосинтез реальностью

Искусственные фотосинтетические системы, конвертирующие солнечный свет в химическую энергию, могли бы стать источником возобновляемого, экологически чистого топлива. До сих пор, однако, ученым удавалось лишь продемонстрировать принципиальную возможность разработки по-настоящему эффективной системы, превращающей солнечную энергию в топливо.

Южнокорейцы попробовали решить эту проблему, обратившись к графену. Интересно, что в качестве фотокатализатора графен использует солнечный свет, разгоняя реакции без собственного участия в них. Авторы работы убеждены, что по-настоящему хороший фотокатализатор должен действовать в области видимого света, на долю которого приходится 46% всей достигающей земли солнечной энергии, а не в ультрафиолетовом диапазоне, на который приходится лишь 4%.

Учёные химически объединили чистый графен с мульти-антрахинон-замещённым порфирином, используемым в качестве хромофора. Полученный материал действительно вел себя как фотокатализатор в NADH-регенеративной системе и был способен запускать ферментативную конверсию солнечного света, воды и диоксида углерода в муравьиную кислоту — химическое вещество, применяемое при производстве пластиков и в фармацевтике, а также в качестве горючего в соответствующих топливных элементах.

Испытания также подтвердили, что основанный на графене фотокатализатор оперирует именно в области видимого света, а его эффективность значительно выше, чем показатели конкурирующих решений.

Для того, чтобы понять причины возникновения повышенной фотокаталитической активности, исследователи провели спектральный, термический и микроскопический анализ своей разработки. В результате было установлено, что созданный материал обладает хорошими электрон-транспортными свойствами, а большая площадь поверхности графена помогает ускорять химические реакции конверсионного процесса, передает Phys.Org.

Подробности исследования можно найти в издании Journal of the American Chemical Society.