Получение газообразного водорода методом расщепления молекулы воды с помощью солнечного света это перспективный способ получения водородного топлива, которое сгорая или преобразуясь в топливных элементах может снабдить энергией множество типов транспортных средств и прочих потребителей энергии. Все неорганические катализаторы, разработанные за прошедшие 30 лет, были изготовлены на основе различных металлов. Такие катализаторы, в большинстве случаев, содержали в себе благородные и редкие металлы и, вследствие этого, были очень дорогими.  Были разработаны и некоторые виды органических катализаторов, но основным их недостатком являлось то, что они могли эффективно преобразовывать только ультрафиолетовую составляющую солнечного света, которая является только очень малой частью всего спектра. И, поэтому, КПД таких катализаторов был крайне низок.

Группа ученых из химического института в Потсдаме, Германия (Max-Planck Institute of Colloids and Interfaces in Potsdam), и уневерситета Фучжоу, Китай (Fouzhou University), исследовали целый ряд органических полимерных материалов с целью разработки эффективного полимерного катализатора. При этом, к новому виду катализатора был выдвинут целый ряд основных требований – быть легко доступным и простым в производстве, с легкостью поддаваться обработке и при этом быть совершенно не токсичным.

«Поиск подходящего полупроводникового материала, для использования в качестве катализатора в процессе гидролиза был основной целью нашего научного исследования», сказал Хинчен Вонг (Xinchen Wang), один из участников исследовательской группы. «В дополнение ко всему, этот материал должен быть достаточно распространенным, универсальным, и безопасным материалом. Катализатор должен быть устойчивым к контакту с водой и способный преобразовывать видимый солнечный свет. Материал мы выбрали исходя из этих требований».



Материал, исследованный учеными, является углеродистым нитридом, полимеризованный в длинные цепи молекул. Первый раз эта форма углеродистого нитрида была синтезирована в 1834 году. Исследователи разработали новую уникальную технологию синтеза этого полимера, основанную на цикле нагрев-конденсация, чтобы сформировать многослойные соединения со структурой, подобной структуре графита, высоко упорядоченной форме углерода.

Проверка полученного катализатора показала, что он одинаково хорошо преобразует как видимую, так и ультрафиолетовую составляющие спектра солнечного света. Была замечена только небольшая разница в производительности водорода при смещении спектра облучения в ту или иную сторону, и это было достигнуто без использования платины и других дорогостоящих материалов.

«Результаты наших исследований открывает новые пути для создания энергетических установок, с использованием полимерных органических полупроводниковых материалов, которые дешевы, устойчивы к внешним воздействиям, доступны и экологически безопасны», сказал Вонг.