I den moderne verden, fossilt brensel som kull, olje og naturgass leverer en majoritetsandel av energien. Men de produserer rikelig mengde CO₂ under energien høsting til negativt påvirke det globale klimaet¹. I årene som kommer, er en bratt økning i energietterspørselen spådd over hele verden etter kontinuerlig vekst av befolkningen og konstant forbedring i menneskets livsstil. Dermed er det et aktivt Søk etter en passende alternativ energi ressurs for å matche det globale energibehovet. Fornybare energiressurser som sol, vind og tidevannskraft har dukket opp som en av de beste løsningene på grunn av deres miljø-vennlig null karbon energi Transduction prosess². Men intermitterende natur disse energi ressursene har så langt begrenset sin omfattende anvendelse. En mulig løsning av dette problemet kan bli funnet i biologi; solenergi omdannes effektivt til kjemisk energi under fotosyntese³. Etter denne ledetråd, har forskerne utviklet kunstige fotosyntetiske strategier for lagring av solenergi i kjemiske obligasjoner etter en rekke små molekyl aktiverings reaksjoner^4,5. The H₂ molekyl har blitt betraktet som en av de mest tiltalende kjemiske vektorer på grunn av deres høye energitetthet og enkelhet av deres kjemiske transformasjon^6,7.

Tilstedeværelsen av en photosensitizer og en H₂ produksjons katalysator er avgjørende for et aktivt soldrevet h₂ Produksjonsoppsett. Her i dette arbeidet vil vi fokusere på det kobolt-baserte molekylær komplekse cobaloxime for katalysatoren. Vanligvis er en Hexa-koordinert kobolt senter bundet i en firkantet Planar N₄ geometri, avledet fra dimethylglyoxime (DMG) ligander, i cobaloximes. De komplementære CL^– ioner, løsemiddel molekyler (som vann eller acetonitril) eller pyridine derivater ombinde i de resterende aksial posisjonene⁸. Cobaloximes er lenge kjent for aktiv H₂ produksjon electrocatalysis og deres reaktivitet kan stilles inn ved å tilføye variable funksjoner på aksial pyridine^9,10,11,12 . Den relativt ukomplisert synteser, oksygen toleransen under katalysatorer og moderat katalysator for cobaloximes har bedt forskerne om å utforske deres fotokatalytiske H₂ produksjon reaktivitet. Hawecker-gruppen var pioneren i å demonstrere den lys drevne H₂ produksjonsaktiviteten til cobaloximes ved å benytte ru (polypyridyl)-basert fotosensibilisatorer¹³. Eisenberg og hans kollegaer benyttet Platinum (PT)-baserte uorganisk fotosensibilisatorer å indusere fotokatalytiske H₂ produksjon i tandem med cobaloxime katalysatorer^14,15. Senere benyttet Che-gruppen organo-gull photosensitizer å gjenskape lignende aktivitet¹⁶. Fontecave og Artero utvidet utvalg av fotosensibilisatorer ved å bruke Iridium (IR)-baserte molekyler¹⁷. De praktiske anvendelser av disse fotokatalytiske systemene var på vei mot en veisperring på grunn av bruk av dyre metall-baserte fotosensibilisatorer. Eisenberg og Sun forskningsgrupper har motvirket at ved uavhengig utarbeide organisk Dye-baserte Foto-drevet H₂ produksjonssystemer^18,19. Til tross for vellykket Foto-drevet H₂ produksjon av alle disse systemene, ble det observert at den samlede katalysatoren omsetning var relativt treg²⁰. I alle disse tilfellene ble photosensitizer og cobaloxime molekyler lagt til som separate andeler i løsningen, og mangelen på direkte kommunikasjon mellom dem kan ha hindret systemets generelle effektivitet. En rekke photosensitizer-cobaloxime dyader ble utviklet for å utbedre dette problemet, der en rekke fotosensibilisatorer var direkte knyttet til cobaloxime kjernen via aksial pyridine ligand^{21,22,23 ,24,25,26}. Sun og co-arbeidere var også vellykket i å utvikle en edel-metallfri enhet ved å innføre et Zn-porfyrin motiv som en photosensitizer²⁴. Nylig har Ott og kollegaer med hell innarbeidet cobaloxime katalysator innenfor et metall organisk rammeverk (MOF) som vises fotokatalytiske H₂ produksjon i nærvær av organiske fargestoff²⁷. Imidlertid reduserte inkluderingen av den høye molekylvekt fotosensibilisatorer inn i det cobaloxime rammeverket vannløselighet samtidig som den påvirker den langsiktige stabiliteten til dyader under katalysatorer. Stabiliteten til de aktive dyader under vandige forhold under katalyse er avgjørende fordi den allestedsnærværende vann er en attraktiv kilde til protoner under katalyse. Dermed er det et alvorlig behov for å utvikle et vandig løselig, luft-stabilt photosensitizer-cobaloxime Dyad system for å etablere en effektiv og økonomisk Foto-drevet H₂ produksjon oppsett.

Her i dette arbeidet har vi forankret et stilben organisk fargestoff²⁸ som photosensitizer til cobaloxime kjernen via aksial pyridine linker (figur 1). Den lette Molekylvekten av fargestoffet sikret forbedret vannløselighet av Dyad. Dette stilben-cobaloxime hybrid molekylet ble karakterisert i detalj via optisk og ¹H NMR spektroskopi sammen med sin enkelt krystallstruktur elucidation. Den elektrokjemiske data avslørte den aktive electrocatalytic H₂ produksjon av cobaloxime motivet selv med vedlagte organiske fargestoff. Dette hybride komplekset viste betydelig Foto drevet H₂ -produksjon når de utsettes for direkte sollys i nærvær av en passende offer elektron giver i en 30:70 vann/DMF (N, N′-dimethylformamide) løsning uten noen degradering av hybrid struktur som suppleres av optiske spektroskopi studier. En enkel fotokatalytiske enhet, bestående av en H₂ detektor, var ansatt under photocatalysis av hybrid komplekset som demonstrerte kontinuerlig produksjon av H₂ gass under vandig aerobic tilstand uten noen foreløpig lag periode. Dermed har dette hybrid komplekset potensial til å bli base for å utvikle neste generasjon av soldrevne H₂ produksjon katalysatorer for effektiv fornybar energiutnyttelse.