Ученые из Швейцарии разработали систему на основе металл-органических каркасов, которая может одновременно удалить загрязняющие вещества из воды и получить водород. Последний все активнее применяют в качестве топлива для автомобилей, самолетов, космических спутников.

Металл-органические каркасы (MOF) – это класс кристаллических материалов, в которых ионы металла связаны друг с другом с помощью органических лигандов. Особенность MOF – высокая пористость, которая обеспечивает универсальность этому материалу. Сфера применения металл-органических каркасов огромна, но в первую очередь они используются для адсорбции и хранения газа, а также для фотокатализа.

Фотокатализ – процесс, при котором светочувствительный материал активизируется при воздействии на него светом. Избыточная энергия вытесняет электроны с орбит, оставляя на их месте пустоты. Создание пар из этих пустот является решающим процессом в любом светозависимом энергетическом процессе, и в этом случае он позволяет MOF влиять на различные химические реакции.

Новая система для очистки воды с металл-органическими каркасами, которую разработала группа ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), также использует фотокатализ – и даже два типа одновременно.

Первый тип фотокатализа, производство водорода, запускает реакцию разделения воды. Как следует из названия, реакция делит молекулы воды на их составляющие: водород и кислород. Водород используется для топливных элементов, которые сегодня являются устройствами энергоснабжения, используемыми в самых разных технологиях, в том числе в спутниках и космические кораблях.

Второй тип фотокатализа разрушает загрязняющие вещества, присутствующие в воде. С помощью этой инновационной системы на основе MOF исследователи смогли удалить токсичный краситель родамин B. Часто это вещество используется в качестве красителя-индикатора в воде для определения скорости и направления потока и транспортировки.

Ученые выполнили оба теста последовательно, друг за другом, показывая, что новая система на основе MOF смогла объединить два фотокаталитических процесса в один. Еще один плюс новой системы состоит в том, что материал содержит доступный и дешевый фосфид никеля (Ni2P), который обеспечивает эффективный фотокатализ при видимом свете.