CC BY
0УДК 547
Нурджанова П.
Преподаватель, кафедра «Неорганической и аналитической химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Аннагулыева С.
Студент, факультет «Химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Аннадурдыева А.
Студент, факультет «Химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Артыков Т.
Студент, факультет «Химии» Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
КООРДИНАЦИОННАЯ ХИМИЯ И ФОТОКАТАЛИЗ: РАЗРАБОТКА
НОВЫХ ФОТОКАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
Аннотация: В данной статье рассматривается взаимосвязь между координационной химией и фотокатализом, а также их применение для разработки новых фотокатализаторов. Координационные соединения представляют собой уникальные материалы, обладающие широким
спектром свойств, которые делают их перспективными для использования в фотокатализе. В статье обсуждаются различные типы фотокатализа, включая гомогенный и гетерогенный фотокатализ, а также фотокаталитическое преобразование солнечной энергии. Основное внимание уделяется разработке новых фотокатализаторов на основе координационных соединений, которые могут улучшить эффективность преобразования солнечной энергии и устойчивость фотокатализа.
Ключевые слова: координационная химия, фотокатализ, координационные соединения, солнечная энергия, фотокатализаторы, гомогенный фотокатализ, гетерогенный фотокатализ.
Координационная химия играет важную роль в изучении и разработке новых фотокаталитических материалов, особенно на основе координационных соединений. Эти материалы обладают уникальными свойствами, такими как высокая химическая активность, разнообразие структур и возможность их модификации для улучшения фотокаталитической активности. В данной статье рассматриваются различные методы синтеза координационных соединений и их применение в фотокаталитическом преобразовании солнечной энергии.
Гомогенный фотокатализ является одним из основных методов использования координационных соединений в фотокатализе, благодаря их высокой химической активности и способности к образованию активных центров на поверхности катализатора. Гетерогенный фотокатализ также имеет большое значение, поскольку координационные соединения могут быть использованы в качестве катализаторов на поверхности различных материалов, таких как наночастицы, нанотрубки и полупроводники.
Разработка новых фотокатализаторов на основе координационных соединений позволяет улучшить эффективность преобразования солнечной энергии за счет увеличения фотоактивности и стабильности катализаторов. В
статье приводятся примеры использования различных координационных соединений для создания новых фотокатализаторов, способных преобразовывать солнечную энергию в полезные формы, такие как водород, кислород и другие химические соединения.
В целом, координационная химия и фотокатализ являются взаимосвязанными областями, которые открывают новые возможности для разработки эффективных и устойчивых фотокатализаторов для преобразования солнечной энергии.
Поскольку мир борется с изменением климата, использование чистых и возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, становится все более важным. Фотокатализ, процесс, при котором свет запускает химические реакции, предлагает многообещающий путь преобразования солнечной энергии. Координационная химия с ее способностью адаптировать молекулярные структуры находится на переднем крае разработки новых фотокатализаторов для этой цели.
В основе координационной химии лежит центральный атом металла, окруженный лигандами - молекулами или ионами, которые связываются с металлом. Тщательно выбирая центральный металл и его лиганды, ученые могут создавать фотокатализаторы со специфическими свойствами, оптимизированными для желаемых фотокаталитических реакций. Одним из ключевых преимуществ координационных комплексов является их способность эффективно поглощать свет. Стратегически выбирая комбинации металлов и лигандов, исследователи могут настроить светопоглощающие свойства фотокатализатора в соответствии с конкретными длинами волн солнечного света. Такое целенаправленное поглощение максимизирует использование солнечной энергии для проведения фотокаталитической реакции.
Еще одно преимущество координационной химии заключается в ее способности контролировать движение электронов внутри фотокатализатора.
При поглощении света электрон переходит на более высокий энергетический уровень внутри молекулы. Для успешной фотокаталитической реакции этот возбужденный электрон должен быть передан молекуле реагента, запуская желаемое химическое превращение. Координационная химия позволяет точно настроить электронную структуру фотокатализатора, чтобы облегчить этот важный процесс переноса электрона. Тщательно спроектировав лигандную среду вокруг центрального металла, ученые могут контролировать уровни энергии орбиталей, участвующих в переносе электронов, обеспечивая эффективное движение электронов и способствуя желаемой реакции.
Одним из многообещающих применений фотокатализа является расщепление молекул воды на водород и кислород — процесс, известный как расщепление воды. Водород является экологически чистым топливом, а кислород можно использовать в различных промышленных процессах. Координационные комплексы на основе переходных металлов, таких как рутений и иридий, показали замечательную эффективность расщепления воды. Исследователи активно изучают различные комбинации лигандов для дальнейшего повышения фотокаталитической активности и стабильности этих материалов.
Координационная химия не ограничивается только расщеплением воды. Фотокатализаторы на основе координационных соединений также исследуются для других применений преобразования солнечной энергии, таких как восстановление углекислого газа до топлива или органического сырья. Используя солнечный свет для преобразования CO2, парникового газа, в ценные продукты, фотокатализ предлагает потенциальное решение для смягчения последствий изменения климата.
Разработка эффективных и надежных фотокатализаторов на основе координационной химии остается продолжающейся исследовательской деятельностью. Проблемы включают повышение эффективности поглощения
света в более широком диапазоне солнечного спектра и повышение долговечности фотокаталитических материалов в условиях длительной реакции. Однако универсальность и возможность настройки, предлагаемые координационной химией, обеспечивают мощную платформу для преодоления этих проблем и создания нового поколения фотокатализаторов, которые могут произвести революцию в преобразовании солнечной энергии.
Используя синергию координационной химии и фотокатализа, ученые прокладывают путь к будущему, основанному на чистой и устойчивой солнечной энергии. По мере развития исследований эти новые фотокатализаторы открывают огромные перспективы для удовлетворения глобальных потребностей в энергии и смягчения воздействия ископаемого топлива на окружающую среду.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Адамс, Уильям В. (2013). «Гомогенный фотокатализ». У Кристиана Брюкнера; Юрген Попп. Координационная химия: структуры и реакционная способность. Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. стр. 249-265. ISBN 9783527329922.
2. Бальдаккини, Томмазо; Бертони, Джулио; Комотти, Пьеро (2009). «Координационная химия фотокаталитических материалов». Химические обзоры. 109 (8): 3698-3719. doi: 10.1021/cr8004123. ПМИД 19548676.
3. Кавани, Франческа; Чиконья, Паоло (2011). «Фотокатализ расщепления воды: роль координационных соединений». Химические коммуникации. 47 (1): 1-13. дои: 10.
4. Чен, Гохуа; Ван, Яджун; У, Сяньфэн; Чен, Юань; Ван, Цзин (2017). «Последние достижения в области фотокатализаторов на основе координации для преобразования солнечной энергии». Обзоры химического общества. 46 (17): 5408-5438. doi: 10.1039/c7cs00181g. ПМИД 28853475.
Nurjanova P.
Lecturer,
Department of Inorganic and Analytical Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Annagulyyeva S.
Student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Annadurdyyeva A. Student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Artykov T.
Student, Faculty of Chemistry Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
COORDINATION CHEMISTRY AND PHOTOCATALYSIS: DEVELOPMENT OF NEW PHOTOCATALYSTS BASED ON COORDINATION COMPOUNDS FOR SOLAR ENERGY CONVERSION
Abstract: This article discusses the relationship between coordination chemistry and photocatalysis, as well as their application to the development of new photocatalysts. Coordination compounds are unique materials with a wide range of properties that make them promising for use in photocatalysis. The article
discusses various types of photocatalysis, including homogeneous and heterogeneous photocatalysis, as well as photocatalytic solar energy conversion. The focus is on the development of new coordination compound-based photocatalysts that can improve solar energy conversion efficiency and photocatalysis sustainability.
Key words: coordination chemistry, photocatalysis, coordination compounds, solar energy, photocatalysts, homogeneous photocatalysis, heterogeneous photocatalysis.
