Введение к работе
Актуальность темы. Перспективный путь запасания солнечной энергии состоит в преобразовании ее 5 химическую путем фоторазложения вода на водород и кислород. Водород является высококалорийным и экологически чистым топливом, поэтому процесс фотовосстановления воды имеет несомненный практический интерес.
Общая схема преобразования еветовб^ онергии в химическую в молекулярных фотокаталитических системах і включает использование реакции возбужденней молекулы фотосенсибилизатора (вещества, поглощающего свет) с акцептором электрона. В ходо этой реакции осуществляется генерирование сильного восстановителя и окисленной фермы фотоевнсибилизатора, способных выделять водород и кислород из воды в последующих каталитических окислительно-ьосстаноЕительных процессах. Процессу фоторазложения вода препятствует быстрая реакция рекомбинации едноэлектрояпых окислителя и восстановителя, протекающая, как правило, с константой скорости близкой к константе скорости диффузионно-контролируемогс процесса. Для предотвращения реакции рекомбинации необходимо пространственное разобщение окислителя и восстановителя, например, с помощью организованных молекулярных систем. Предельная скорость работы такой системы определяется скоростью поглощения квантов света. В этом случае каталитические процессы образования Еодорода и кислорода должны протекать достаточно быстро, чтобы не лимитировать скорость всего процесса. Этого мокно добиться, используя активные катализаторы разложения воды. Поэтому разработка высокоактивных катализаторов выделения водорода из воды, пригодных для включения в организованные' молекулярные системы, является восьма актуальной задачей. Высокая каталитическая активность может быть достигнута путем
использования стабилиэирсвашшх коллоидных частиц и кластеров благородных металлов.
Цель работы заключалась в создании новых высокоактивных катализаторов выделения водорода из воды, пригодных для встраивания в организованные молекулярные системы, в выяснении их физико-химических свойств и механизма действия в фотокаталитической реакции выделения водорода из воды.
В ходе выполнения работы осуществлялось:
1. Синтез новых катализаторов выделения Еодорода из
воды, представляющих собой коллоидные частицы платины,
* стабилизированные различными циклодекстринами (а-ЦД,р-ЦЦг7-ЦД). а также циклодекстрином, ковалентно связанным с акцептором электрона - метилвиологеном (а-ЦД-МУ2+). Исследование свойств полученных катализаторов и механизма их действия в реакции фотохимического выделения водорода из воды.
2. Синтез и физико-химическое исследование кластеров
платины и палладия - перспективных катализаторов
выделения водорода из воды под действием одноэлектронных
восстановителей. Изучение кинетики и выяснение механизма
выделения водорода на полученных платиновых и палладиевых
катализаторах в условиях импульсного и стационарногю
генерирования одноэлектронного восстановителя.
Научная новизна. Впервые синтезирован новый стабилизатор коллоидных частиц платины - циклодекстрин, ковалентно связанный с акцептором. электрона - метилвиологеном. Впервые получен и охарактеризован кластер платины, содержащий 55 атомов в ядре и являющийся высокоактивным катализатором выделения водорода из воды. Показано, что кластеры платины, содержащие 55 и зод атомов в ядре, являются высокоактивными катализаторами выделения водорода из воды под действием одноэлектронного восстановителя.
Практическая значимость работы. Синтезирован новый
стабилизатор коллоидных частиц благородных металлов,
ковалентно связанный с акцептором электрона. Данный
стабилизатор может быть использован в организованных
молекулярных системах фотокаталитического разложения воды
на водород и кислород. Измерен и систематизирован набор
констант скорости для описания процессов фоторазделения
зарядов и их рекомбинации в реакции возбужденной молекулы
водорастворимого порфирива цинка в триплетнсм состоянии с
циклодекстрином, ковалентно связанным с метилвиологеном,
который может быть использован для оптимизации работы
фотокаталитической системы. Синтезированы кластеры
платины, содержащие 55 и 309 атомоз в ядре, которые могут
быть использованы в организованных молекулярных системах
фсторазложения еоды в качестве высокоактивных и
стабильных катализаторов выделения водорода.
Объем и структура работа. Диссертация состоит из
введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой
литературы. Работа изложена на 90 страницах
машинописного текста, содержит ік рисунков, таблиц и список цитируемой литературы из НО наименований. Апробация работы и публикации. Основные результаты работы обсуждались и докладывались на III Всесоюзной конференции по химии кластеров (Душанбе, 1989 г.), на 8-ой Международной конференции по фотохимическому преобразованию и запасанию солнечной энергии (Палермо, 1990 г.). Но материалам диссертации опубликовано з печатные работы.