Um químico da RUDN foi o primeiro a usar catalisadores com nanopartículas de rutênio para obter hidrogênio sob a influência da luz visível e da radiação ultravioleta. No futuro, tais catalisadores podem ser usados ​​para a produção em grande escala de combustível de hidrogênio sob a influência da luz solar. Os resultados do estudo foram publicados em Catálise B aplicada:Ambiental .

As reações fotoquímicas estão entre as formas mais ecológicas de produzir "combustível verde". O aquecimento das matérias-primas não consome muita energia ou exige níveis elevados de pressão. Manter a velocidade da reação requer apenas luz e fotocatalisadores. Fotocatalisadores à base de platina, ouro e paládio são altamente eficientes em reações fotoquímicas como extração de hidrogênio de derivados de biomassa, como álcoois. Contudo, esses metais são caros, e os cientistas procuram fotocatalisadores mais baratos.

Junto com seus colegas espanhóis, Os químicos RUDN estudaram a atividade fotocatalítica do dióxido de titânio enriquecido com partículas de rutênio. Foi a primeira vez que foram usados ​​para obter hidrogênio. Os químicos monitoraram a influência de um nanocatalisador de rutênio à base de dióxido de titânio na emissão de hidrogênio de uma mistura de metanol-água. A equipe estudou quatro catalisadores (com 1 por cento, 2 por cento, 3 por cento, e 5 por cento de conteúdo de rutênio), e cada um deles foi testado em dois tipos de reações - na presença de luz visível e radiação ultravioleta.

Anteriormente, sistemas de dióxido de titânio e rutênio raramente eram usados. Portanto, era importante caracterizar sua composição e propriedades ópticas, incluindo eficiência quântica. Isso indica a fotossensibilidade de um material e é calculado como uma razão entre o número total de fótons que causam a formação de elétrons livres em um material e o número total de fótons absorvidos. Este é o principal parâmetro usado para comparar a atividade fotocatalítica das substâncias.

Experimentos mostraram que a atividade de fotocatalisadores contendo rutênio sob radiação UV é comparável aos análogos de platina e paládio. A eficiência quântica de compostos à base de platina ou paládio calculada com base em outros estudos é de 1,9 por cento a 5,1 por cento, e os resultados dos fotocatalisadores de rutênio permanecem nessa faixa. O melhor valor (3,1 por cento) foi calculado para o sistema com 3 por cento de conteúdo de rutênio. Considerando o baixo custo dos catalisadores de rutênio, eles são promissores para uso industrial. A atividade dos catalisadores de rutênio sob luz visível foi bastante baixa - a eficiência quântica não excedeu 0,6 por cento, mas os autores esperam que aumente sob a luz do sol em até 1,1 por cento. Os cientistas já começaram a verificar essa hipótese.

"Nossos catalisadores baseados em dióxido de titânio e rutênio pareciam ser sistemas universais e nos ajudaram a obter hidrogênio em quantidades suficientes tanto sob a influência da luz ultravioleta quanto da luz visível, "explica Raphael Luke, diretor do Centro de Design Molecular e Síntese de Compostos Inovadores para Medicina, e um professor visitante na RUDN. "Tendo modelado a reação entre a luz e a substância e calculado a eficiência quântica de todas as nossas amostras, entendemos que o papel fundamental na atividade do catalisador foi desempenhado pela inter-reação entre as partículas de rutênio e dióxido de titânio, principalmente pela concentração de partículas de rutênio e possivelmente seus compostos com oxigênio na superfície do material. O mecanismo exato desse fenômeno ainda não foi descoberto. Continuamos nossos estudos e atualmente estamos experimentando a obtenção de hidrogênio sob a luz do sol na Espanha e na Rússia. "