Впервые российские учёные проверили фотокаталитические возможности уникальных гибридных соединений металлов с фталоцианинами, дополненных клатрохелатами. Эти соединения содержат два координационных центра, и их свойства сильно зависят от вида металлов в каждом центре. В частности, комплексы с ионами железа или никеля внутри клатрохелатного остова показали высокую фотостабильность. Лучшие результаты в фотокатализе продемонстрировал комплекс «фталоцианинат циркония — клатрохелат никеля». Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе РАН.
Фталоцианиновые соединения способны под воздействием света генерировать активные формы кислорода, что делает их перспективными фотокатализаторами. Однако их применение осложнено низкой фотостабильностью и слабой растворимостью в органических растворителях. Чтобы улучшить эти характеристики, в молекулу фталоцианина вводят дополнительные функциональные фрагменты — в данном случае клатрохелаты. Клатрохелаты – это сложные структуры, в которых ион металла надёжно «заперт» внутри трёхмерной полости, что придаёт высокой химической стойкости всему комплексу.
Ранее в Институте элементоорганических соединений им. Несмеянова РАН показали каталитические свойства таких гибридных соединений, но их применение для окисления сульфидов не исследовалось. В новой работе изучали сочетания металлов: в фталоцианинатах — цирконий или гафний, а в клатрохелатах — железо, никель или кобальт. Результаты показали, что замена металла в фталоцианине практически не влияла на фотостабильность и оптические свойства, в то время как тип металла в клатрохелате существенно менял эти характеристики.
Стоит подчеркнуть, что фотостабильность является ключевой для эффективности фотокатализатора. Полученные гибридные комплексы хорошо поглощают свет в ближнем инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, а при облучении слабым красным или синим светом показали, что исходные фталоцианинаты циркония и гафния разлагаются за пару часов. Однако добавление клатрохелата с железом или никелем значительно повысило устойчивость, сделав комплексы очень фотостабильными.
Таким образом, исследование открывает новые перспективы создания эффективных и устойчивых фотокатализаторов для окисления сульфидов на основе гибридных фталоцианинатов с клатрохелатами.
Ученые раскрыли сверхбыстрый перенос протона в биомолекулах под радиациией. Для точного анализа данных применялись квантовохимические расчёты.