Оригинальный метод получения полипорфириновых пленочных материалов, обладающих полупроводниковыми и каталитическими свойствами, разработали ученые подведомственного Минобрнауки России Института химии растворов имени Г. А. Крестова РАН (г. Иваново). Использование при электрохимическом формировании пленок малолетучего и малотоксичного растворителя (диметилсульфоксида) делает технологию получения этих материалов экологически безопасной процедурой.
Как пояснили специалисты, порфирины являются природными соединениями и содержатся в хлорофилле и гемоглобине. Эти молекулы хорошо поглощают свет, могут образовывать комплексы с большинством металлов и другими соединениями и удачно сочетают в себе высокую стабильность структуры с возможностью принимать и отдавать электроны. Поэтому исследователи рассматривают материалы на основе порфиринов в качестве ключевого компонента для создания фото- и электрокатализаторов и формирования активных слоев для сенсоров, нелинейно-оптических и светоизлучающих устройств, солнечных батарей. В настоящее время важной научной задачей является развитие методов получения таких материалов и анализ их функциональных характеристик.
«Полимеризацию порфиринов на рабочем электроде инициирует синтезированный электрохимическим способом супероксид (активная форма кислорода). Исследование процессов формирования полимерных пленок порфирина убедительно показало, что, управляя параметрами электрохимического процесса, можно получить как гладкие полипорфириновые пленки, так и пленки с развитой поверхностью. Это позволяет настраивать процесс осаждения материала в соответствии с требованиями, определяемыми конкретным применением материала», — сообщил старший научный сотрудник лаборатории новых материалов на основе макроциклических соединений ИХР РАН Сергей Кузьмин.
Анализ полученных полимерных материалов на основе 3’-аминофенила порфирина показал, что они представляют собой проводящий материал, в котором в цепочку углеродных атомов определенным образом встроены атомы азота. Такая молекулярная структура означает, что этот материал может быть хорошим катализатором в реакции электровосстановления кислорода. Выполненные расчеты и эксперимент подтвердили, что на полученном в институте материале происходит двухэлектронное электровосстановление кислорода.
По мнению доктора химических наук, главного научного сотрудника лаборатории новых материалов на основе макроциклических соединений ИХР РАН Владимира Парфенюка, такой катализатор может быть полезен при разработке технологий утилизации опасных химических веществ и соединений.
Исследование выполнено при поддержке грантов Российского научного фонда и опубликовано в научных журналах.