Eles são fotocatalisadores especialmente bons para a produção de hidrogênio pela divisão da água com a energia solar:estruturas orgânicas covalentes baseadas em triazinas. Para este aplicativo, as estruturas precisam estar em uma boa forma cristalina regular. No jornal Angewandte Chemie , os cientistas agora introduziram um método simples para sintetizar estruturas triazinas covalentes cristalinas.

As triazinas são constituídas por anéis heteroaromáticos contendo três átomos de carbono e três átomos de nitrogênio. Estruturas poliméricas à base de triazina são feitas pela policondensação de dois tipos de monômeros, ou seja, sistemas de anéis aromáticos com dois grupos aldeído e anéis aromáticos com dois grupos contendo amina. Esses grupos terminais reagem entre si para formar anéis de triazina e conectar os monômeros em camadas bidimensionais semelhantes a teias. Dentro do cristal, as camadas de polímero são empilhadas com precisão de modo que as "teias" formem canais que passam por todo o andaime de polímero.

Infelizmente, as estruturas de triazina são difíceis de obter como cristais porque as ligações duplas carbono-nitrogênio formadas na policondensação são muito fortes. Quanto mais fortes forem os laços dentro das estruturas, mais difícil é cristalizar esses compostos. O processo de cristalização usual é uma reação de equilíbrio em que as ligações são formadas e, em seguida, dissolvidas, permitindo que cristais maiores se formem à custa de outros menores. Laços fortes não se rompem facilmente, de modo que muitos cristais minúsculos permanecem intactos e se aglomeram em um pó amorfo.

Pesquisadores da Universidade Huazhong de Ciência e Tecnologia (Wuhan, China), Luoyang Normal University (Luoyang, China), e a Universidade de Liverpool (Reino Unido) agora introduziram uma nova estratégia para obter estruturas de triazina altamente cristalinas. Em vez de uma reação de equilíbrio, eles usaram um "sistema aberto", onde um dos dois monômeros é adicionado ao sistema muito lentamente. Isso é possível porque os aldeídos podem ser formados durante a reação (in situ) pela oxidação dos álcoois - uma reação cuja velocidade pode ser controlada de forma fácil e confiável pelo controle da temperatura. Desta maneira, apenas muito poucos núcleos de cristalização são formados inicialmente, que crescem em cristais maiores e de alta qualidade conforme a reação continua.

Começando com diferentes álcoois, a equipe liderada por Bien Tan e Shangbin Jin foi capaz de produzir uma série de estruturas triazinas covalentes e cristalinas. Os cristais demonstraram maior estabilidade térmica do que as estruturas de triazina menores ou não cristalinas. Mais importante, Contudo, sua eficiência como fotocatalisadores para a produção de hidrogênio é muito alta. A maior atividade fotocatalítica é devido ao transporte significativamente melhorado de portadores de carga produzidos por irradiação dentro do cristal regular, e a absorção de um espectro mais amplo de luz.

Esta nova e simples abordagem sintética pode ser o ponto de partida para a produção industrial de estruturas cristalinas de triazina.