Сделан первый шаг на пути к искусственному фотосинтезу

В течение многих лет ученые пытаются использовать углекислый газ в качестве источника углерода для реакций синтеза. Химикам под руководством д-ра Маркуса Антониетти (Markus Antonietti) из института Макса Планка удалось сделать важный шаг на пути к достижению этой цели. Ученые успешно активировали углекислый газ для использования в химических реакциях с помощью неметаллического катализатора нового типа – графитистого нитрида углерода.

«Химическая активация углекислого газа означает его разложение в химической реакции», - поясняют ученые. Задача эта не простая, т.к. молекулы углекислого газа очень стабильны, и требуется большое количество энергии для их расщепления. В настоящее время имеется только несколько металлических катализаторов, способных разрушать С-O связи в молекуле CO₂.

При создании нового неметаллического катализатора группа д-ра Антониетти использовала процесс, который представляет собой одну из промежуточных стадий фотосинтеза – связывание молекул CO₂ с атомами азота, в результате которого образуются карбаматы.

Ученые разработали азотосодержащий катализатор, структура которого удобна для формирования карбаматов. Новый катализатор имеет слоистую структуру, подобно графиту. Каждый отдельный слой состоит из циклических соединений, состоящих из атомов углерода и азота. Новый материал, который получил название графитистого нитрида углерода (graphitic carbon nitride), очень стабилен и может использоваться для активации углекислого газа.

На первой стадии реакции углекислый газ соединяется со свободными аминогруппами, содержащимися в нитриде углерода. Затем он окисляет бензол до фенола с выделением оксида углерода CO, который уже непосредственно может использоваться в реакциях синтеза, сообщает InterScience.

По мнению ученых, открытые ими реакции с участием углекислого газа могут оказаться первым шагом на пути к искусственному фотосинтезу.