Desenvolvendo híbridos photosensitizer-Cobaloxime para produção solar-driven H2 em condições aeróbias aquosas

Resumo

Nós incorporamos diretamente um corante orgânico stilbene-baseado em um núcleo do cobaloxime para gerar um photosensitizer-díade do catalizador para a produção photocatalítica de H₂ . Também desenvolvemos uma configuração experimental simples para avaliar a produção de H₂ conduzida pela luz por montagens fotocatalíticas.

Resumo

O desenvolvimento de dispositivos de produção fotocatalíticos H₂ é uma das principais etapas para a construção de uma infraestrutura global de energia renovável baseada em h₂. Um número de montagens fotoativo emergiu onde um fotossensibilizador e um cobaloxime-baseado H₂ catalisadores da produção trabalham em conjunto para converter a energia clara nas ligações químicas de h-h. No entanto, a instabilidade a longo prazo destas assembléias e a necessidade de fontes perigosas de prótons limitaram a sua utilização. Aqui, neste trabalho, nós integramos uma tintura orgânica stilbene-baseada na periferia de um núcleo do cobaloxime através de um enlace axial distinto da piridina. Esta estratégia permitiu-nos desenvolver uma estrutura híbrida fotossensibilizador-catalisador com a mesma estrutura molecular. Neste artigo, nós explicamos o procedimento detalhado da síntese desta molécula híbrida além de sua caracterização química detalhada. Os estudos estruturais e ópticos exibiram uma intensa interação eletrônica entre o núcleo da cobaloxima e o fotossensibilizador orgânico. A cobaloxima foi ativa para a produção de H₂ mesmo na presença de água como fonte de prótons. Aqui, nós desenvolvemos um sistema hermético simples conectado com um detector on-line H₂ para a investigação da atividade fotocatalítica por este complexo híbrido. Este díade do photosensitizer-catalizador atual na instalação experimental produziu continuamente H₂ uma vez que foi exposto na luz solar natural. Esta produção fotocatalítica de H₂ pelo complexo híbrido foi observada em meios aquosos/orgânicos da mistura na presença de um doador de elétron do sacrificial circunstâncias aeróbias completas. Assim, este sistema de medição de fotocatálise junto com a díade fotossensibilizador-catalisador fornece uma visão valiosa para o desenvolvimento de dispositivos de produção de H₂ fotocatalíticos de próxima geração.

Introdução

No mundo moderno, os combustíveis fósseis, como o carvão, o petróleo e o gás natural, fornecem uma parte maioritária da energia. No entanto, eles produzem uma quantidade abundante de CO₂ durante a colheita de energia para impactar negativamente o clima global¹. Nos próximos anos, um aumento acentuado na demanda de energia é previsto em todo o mundo, seguindo o crescimento contínuo da população e melhoria constante no estilo de vida humano. Assim, há uma busca ativa para um recurso de energia alternativa adequado para corresponder à exigência de energia global. Os recursos energéticos renováveis, como energia solar, eólica e das marés....

Protocolo

1. síntese do fotossensibilizador-catalisador híbrido

1. Síntese do complexo Catalyst precursor co (DMG)₂CL₂
   Nota: Este complexo foi sintetizado após a versão modificada do procedimento relatado²⁹.
   1. Dissolver 232 mg (1 mmol) de dimetilglicoxime (DMG) ligante (dois equivalentes nesta reacção) em 27 ml de acetona.
   2. Dissolver 118 mg (0,5 mmol) de CoCl₂∙ 6h₂O (um equivalente nesta reacção) em 3 ml de água desionizada separadamente que produz uma solução de cor rosa.
   3. Adicione a gota aquosa da solução de CoCl₂ sábia à solução da acetona que ....

Resultados

Neste trabalho, um complexo híbrido do photosensitizer-cobaloxime do estilbeno (C1) foi sintetizado com sucesso ancorando o motivo derivado do piridina do corante orgânico (L1) como o ligante axial ao núcleo do cobalto. Os dados de ¹H NMR do complexo híbrido demonstraram claramente a presença tanto da cobaloxima como dos prótons de corante orgânico no mesmo complexo. Como mostrado na Figura 2, a região alifática de up-fielded realçou a presença de.......

Discussão

A molécula de estilbeno fotossensibilizante orgânica foi incorporada com sucesso no núcleo da cobaloxima através da articulação axial da piridina (Figura 1). Esta estratégia permitiu-nos conceber um complexo híbrido C1de fotossensibilizador-cobaloxime. A presença do corante oxidico e orgânico no mesmo quadro molecular foi evidente a partir da estrutura cristalina única do C1 (Figura 4). As funcionalidades de fenilo e piridina do.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Eléctrodo de disco de carbono vítreo de 1 mm de diâmetro	ALS Co., Limited, Japão	2412	1
Acetona	SD produtos químicos finos	25214L10	de 27 mL
	ALS Co., Limited, Japão	12171	1
Co(dmg)2Cl2	Aná sintetizado em laboratório		100 mg
CoCl2.6H2O	Sigma Aldrich	C2644	118 mg
d6 dmso	Leonid Chemicals	D034EAS	650 µ L
Água deionizada do sistema de purificação de água	NA	NA	500 mL
Dimetil formamida	SRL Chemicals	93186	5 mL
Dimetil glioxima	Sigma Aldrich	40390	232 mg
Seringa à prova de gás	Seringa SGE Trava de urso	21964	1
MES Buffer	Sigma	M8250	195 mg
Metanol	Finar	67-56-1	15 mL
Contra-eletrodo de platina	ALS Co., Limited, Japão	2222	1
Corante de estilbeno	NA	sintetizado em laboratório	65 mg
TBAF (fluoreto de tetra-n-butilamônio)	TCI Chemicals	T1338	20 mg
Trietanolamina	Finar	102-71-6	1 mL
Trietilamina	Sigma Aldrich	T0886	38 µ L
Ácido trifluoroacético	Finar	76-05-1	10 µ L
Papel de filtro Whatman	GE Healthcare	1001125	2

Eléctrodo de referência Ag/AgCl