Новости химической науки > Молекулярная модель дисульфида молибдена

Химикам из США удалось получить молекулу, сильно напоминающую ключевой активный центр дисульфида молибдена – важного твердого промышленного катализатора, который рассматривается в качестве потенциальной системы для фотолитического получения водорода из воды.

На поверхности дисульфида молибдена содержится относительно небольшое количество каталитически активных центров, поэтому молекулярный аналог дисульфида молибдена может оказаться катализатором тех же химических реакций, что и твердый MoS₂, но, при этом, отличаться большей плотностью активных центров. Помимо этого молекулярная модель MoS₂ может рассматриваться как более простой объект для экспериментов, с помощью которых можно было бы увеличить эффективность катализаторов, а также определить пока еще не до конца ясный механизм действия молибдендисульфидного центра.

Молекулярная модель сульфида молибдена поможет установить механизм каталитического разложения воды с выделением катализатора на этом катализатора. (Рисунок из Science, 2012, 335, 698)

Катализаторы, ускоряющие электролитическое разложение воды с выделением водорода являются ключевой частью стратегии возобновляемой энергетики будущего. Так, например, избыток электроэнергии, полученной благодаря конверсии солнечной энергии, может быть запасен в форме молекулярного водорода. Минерал молибденит – дисульфид молибдена представляет собой один из катализаторов, который может оказаться дешевой альтернативой платины в электрокаталитическом восстановлении водорода из воды. MoS₂ обладает слоистой структурой, которая образована большими пластинчатыми кристаллами. Результаты исследований позволяют предположить, что активные центры располагаются на гранях этих кристаллов и представляют собой атом молибдена, расположенный в вершине равнобедренного треугольника, основанием которого являются два атома серы. Однако, в твердом молибдените содержится весьма незначительное количество таких активных центров.

Руководитель исследования, Джеффри Лонг (Jeffrey Long) из Университета Калифорнии отмечает, что существует возможность моделирования геометрии MoS₂ в составе молекулы. Исследователи из группы Лонга изучали каталитические свойства комплексов молибдена с [2,6-бис(1,1-бис(2-пиридил)этил)пиридином]. По словам Лонга, исследователи получили оксо-комплекс, в котором атом молибдена был связан с одним атомом кислорода. Замена атома кислорода на атом серы привела к получению не моносульфидного, а дисульфидного производного молибдена.

Треугольное расположение двух атомов серы и атома молибдена, как оказалось, характеризуется геометрическими параметрами, практически идентичными параметрам MoS₂. Было обнаружено, что при электрохимическом восстановлении водорода полученный комплекс катализирует получение водорода из кислой воды.

Лонг отмечает, что получив одну молекулу, содержащую дисульфидномолибденовый каталитический центр, исследователи могут использовать ее в качестве материала для изучения механизма реакции электрокаталитического восстановления водорода. Также планируется изучение влияния лигандного окружения на эффективность катализа, что может привести к созданию еще более эффективных систем.

Источник: Science, 2012, 335, 698 (DOI: 10.1126/science.1215868)

метки статьи: #водородная энергетика, #кинетика и катализ, #химическая технология, #химия поверхности, #элементоорганическая химия