Desarrollo de híbridos Fotosensibilizadores-Cobaloxime para la producción de H2 impulsada por energía solar en condiciones aeróbicas acuosas

Ab  Qayoom Mir; Dependu Dolui; Shikha Khandelwal; Harshil Bhatt; Beena Kumari; Sanmitra Barman; Sriram Kanvah; Arnab Dutta

doi:10.3791/60231

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Desarrollo de híbridos Fotosensibilizadores-Cobaloxime para la producción de H₂ impulsada por energía solar en condiciones aeróbicas acuosas

DOI:

10.3791/60231

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October 5th, 2019

Ab Qayoom Mir¹, Dependu Dolui¹, Shikha Khandelwal¹, Harshil Bhatt², Beena Kumari¹, Sanmitra Barman³, Sriram Kanvah¹, Arnab Dutta¹

¹Chemistry Discipline, Indian Institute of Technology Gandhinagar, ²Chemistry Department, Uka Tarsadia University, ³Applied Sciences Department, BML Munjal University

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Resumen

Hemos incorporado directamente un tinte orgánico a base de estilbeno en un núcleo de cobaloxime para generar un diadido de catalizador fotosensibilizador para la producción fotocatalítica h_2. También hemos desarrollado una configuración experimental sencilla para evaluar la producción de H₂ impulsada por la luz mediante conjuntos fotocatalíticos.

Resumen

El desarrollo de dispositivos de producción fotocatalíticoH₂ es uno de los pasos clave para construir una infraestructura global de energía renovable basada en H_2. Han surgido varios conjuntos fotoactivos en los que un fotosensibilizador y catalizadores de producción H₂ basados en cobaloxime trabajan en tándem para convertir la energía lumínica en los enlaces químicos H-H. Sin embargo, la inestabilidad a largo plazo de estas asambleas y la necesidad de fuentes de protones peligrosas han limitado su uso. Aquí, en este trabajo, hemos integrado un tinte orgánico a base de estilbeno en la periferia de un núcleo de cobaloxime a través de un vínculo de piridina axial distinto. Esta estrategia nos permitió desarrollar una estructura híbrida fotosensibilizante-catalizador con el mismo marco molecular. En este artículo, hemos explicado el procedimiento detallado de la síntesis de esta molécula híbrida además de su caracterización química integral. Los estudios estructurales y ópticos han mostrado una intensa interacción electrónica entre el núcleo cobaloxime y el fotosensibilizador orgánico. El cobaloxime estuvo activo para la producción de H₂ incluso en presencia de agua como fuente de protones. Aquí, hemos desarrollado un sistema hermético simple conectado con un detector H₂ en línea para la investigación de la actividad fotocatalítica por este complejo híbrido. Este diadido fotosensibilizador-catalizador presente en la configuración experimental produjo continuamente H₂ una vez que fue expuesto a la luz solar natural. Esta producción fotocatalítica de H₂ por el complejo híbrido se observó en medios de mezcla acuosos/orgánicos en presencia de un donante de electrones sacrificial en condiciones aeróbicas completas. Por lo tanto, este sistema de medición de fotocatálisis junto con el diadido de catalizador de fotosensibilizador proporcionan información valiosa para el desarrollo de dispositivos de producción fotocatalíticos H₂ de próxima generación.

Introducción

En el mundo moderno, los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural suministran una parte mayoritaria de la energía. Sin embargo, producen una gran cantidad de_CO2 durante la recolección de energía para afectar negativamente el clima global¹. En los próximos años, se prevé un fuerte aumento de la demanda de energía en todo el mundo tras el continuo crecimiento de la población y la mejora constante del estilo de vida humano. Por lo tanto, existe una búsqueda activa de un recurso energético alternativo adecuado para satisfacer el requisito energético mundial. Los recursos de energía renovable como la energía solar....