Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci se již dlouho snaží pochopit přesný mechanismus štěpení vody pomocí katalyzátorů na bázi nitridu uhlíku (C3N4). Paolo Giusto z Max Planck Society a jeho kolegové nyní poprvé zaznamenali postupné interakce na rozhraní mezi nitridem uhlíku a vodou a podrobně popsali přenos protonů a elektronů z vody na katalyzátor při fotochemické reakci. Tento objev má umožnit optimalizaci katalytických materiálů pro výrobu („zeleného“) vodíku.
Uhlíkové nitridy jsou již dlouho považovány za účinné katalyzátory při fotolýze vody. Jak přesně ale štěpení vody funguje? Vědci poprvé zachytili každý krok jedné z nejvíce zkoumaných a zároveň nejméně pochopených reakcí.
Klíč k vyřešení této záhady spočívá ve složitých procesech, které se odehrávají při ulpívání vody na povrchu nitridu uhlíku. Autoři nové studie pomocí pokročilých spektroskopických technik zachytili nitrid uhlíku přímo při činu.
Nitrid uhlíku přenáší elektronovou hustotu na vodu a vytváří hybridní systém. „Od tohoto okamžiku se voda a katalyzátor chovají jako nový hybridní polovodič,“ uvádí průvodní tisová zpráva. Když nitrid uhlíku absorbuje světlo, využije energii k další destabilizaci molekul vody prostřednictvím přenosu elektronů vázaných na proton. „To znamená současný přenos kladně nabitého protonu a záporně nabitého elektronu z vody na katalyzátor…“ (a rozpad komplexu a rozklad vody).
Daniel Cruz et al, Carbon nitride caught in the act of artificial photosynthesis, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-024-55518-x
Zdroj: Max Planck Society, Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámka PH: Původní tisková zpráva to celé označuje jako umělá fotosyntéza, což je však hodně nadnesené, jde jen o její úvodní část, fotolýzu vody. Žádná syntéza organických látek v tomto případě neprobíhá.
