현대 사회에서 석탄, 석유 및 천연 가스와 같은 화석 연료는 에너지의 대부분을 공급합니다. 그러나, 그들은 지구 기후에 부정적인 영향을 미치는 에너지 수확 동안_CO2의 풍부한 양을 생산^1. 향후 몇 년 동안, 인구의 지속적인 성장과 인간의 라이프 스타일에 지속적인 개선에 따라 전 세계적으로 에너지 수요의 가파른 상승이 예측된다. 따라서, 글로벌 에너지 요구 사항에 부합하는 적합한 대체 에너지 자원에 대한 적극적인 검색이 있다. 태양열, 풍력, 조력과 같은 재생 에너지 자원은 환경 친화적 인 제로 탄소 에너지 변환 프로세스^2로인해 최고의 솔루션 중 하나로 부상했습니다. 그러나 이러한 에너지 자원의 간헐적인 특성으로 인해 지금까지 광범위한 응용이 제한되었습니다. 이 문제의 가능한 해결책은 생물학에서 찾을 수 있습니다. 태양 에너지는 광합성 동안 화학 에너지로 효율적으로^{변환됩니다 3.} 이 단서에 따라, 연구원은 작은 분자 활성화 반응의 수에 따라 화학 결합에 태양 에너지를 저장하기위한 인공 광합성 전략을^개발4,5. H2 분자는 그들의 높은 에너지 밀도 및 그들의 화학 적 변환의 단순성 때문에 가장 매력적인 화학 벡터 중 하나로 간주 되었습니다^6,7.

광감작제와_H2 생산 촉매의 존재는 활성 태양열 구동_H2 생산 설정에 필수적입니다. 여기에서, 우리는 촉매 세그먼트를 위한 코발트 기지를 둔 분자 복합 코발록시임에 집중할 것입니다. 전형적으로, 헥사-코디네이트 코발트 중심은 코발록시임에서 디메틸리옥시임(dmg) 리간드로부터 유래된 사각형 평면_N4 기하학에 결합된다. 상보성^Cl-이온, 용매 분자(예: 물 또는 아세토니트릴) 또는 잔류 축 위치에서 의 피리딘 유도체 ligate^8. 코발록시임은 활성_H2 생산 전기촉매로 오랫동안 알려져 있으며, 이들의 반응성은 축 피리딘^9,10,11,12에 가변 기능을 가하여 조정할 수 있다. . 상대적으로 복잡 하지 않은 합성, 촉매 조건 하에서 산소 허용 오차, 그리고 코발록시메의 적당 한 촉매 응답 그들의 광촉매 H₂ 생산 반응성을 탐구 하는 연구원을 자극 했다. Hawecker 그룹은 Ru (폴리피리딜) 기반 광감작기^13을활용하여 코발록시메의 빛 구동 H₂ 생산 활동을 시연하는 선구자였습니다. 아이젠베르크와 그의 동료들은 백금(Pt) 기반의 무기 감작제를 사용하여 코발트록시메 촉매^14,15와함께 광촉매_H2 생산을 유도하였다. 이후, 체그룹은 유기금 광감작제를 활용하여 유사한^{활성을 복제하였다 16.} 폰테케이브 및 Artero는 이리듐(Ir) 계^{분자(17)를}적용하여 광감작자의 범위를 확장하였다. 이러한 광촉매 시스템의 실용적인 응용은 고가의 금속 기반 광감작제의 사용으로 인해 장애물로 향하고 있었습니다. 아이젠버그와 썬 연구그룹은 유기염료 기반 의 사진 기반_H2 생산 시스템^18,19를독립적으로 고안함으로써 이에 대응하고 있다. 이러한 모든 시스템에 의한 사진 구동_H2 생산에 성공했음에도 불구하고 전체 촉매 회전율은^20으로상대적으로 느린 것으로 관찰되었다. 이러한 모든 경우에, 광감작기 및 코발록시메 분자는 용액에 별도의 모이티로 추가되었으며, 이들 사이의 직접적인 의사 소통의 부족은 시스템의 전반적인 효율성을 저해할 수 있다. 다양한 광감작자가 축피리딘 리간드^21,22,23을 통해 코발록시메 코어와 직접 연결되는 이 문제를 해결하기 위해 다수의 광감작자-코발록시메 다이드가 개발되었다. ^,24,25,26. 태양과 동료들은^{광감작자(24)로}Zn-porphyrin 모티프를 도입하여 고귀한 금속 프리 장치를 개발하는 데에도 성공했습니다. 최근, Ott와 동료들은 유기^{염료(27)의}존재 속에서 광촉매_H2 생산을 표시한 금속 유기 프레임워크(MOF) 내에 코발록시임 촉매를 성공적으로 통합하였다. 그러나, 코발록시메 프레임워크에 고분자량 광감작제를 포함시키면서 촉매 조건 하에서 다이드의 장기적안정성에 영향을 미치면서 수용성을 감소시이어. 촉매 동안 수성 조건 하에서 활성 다이드의 안정성은 전방위물이 촉매 동안 양성자의 매력적인 공급원이기 때문에 매우 중요합니다. 따라서, 효율적이고 경제적인 사진 구동_H2 생산 설정을 확립하기 위해 수성 수용성, 공기 안정감 광감광소-코발록시메 다이드 시스템을 개발할 필요성이 절실히 요구되고 있다.

이 작품에서, 우리는 축 피리딘 링커를 통해 코발록시메 코어에 스틸베인 계 유기 염료^28을 고정시켰다(그림1). 염료의 가벼운 분자량은 염료의 향상된 수용성을 보장했다. 이 스틸베인-코발록시메 하이브리드 분자는 단결정 구조 해명과 함께 광학 및 ^1HNMR 분광법을 통해 상세히 특징지어졌다. 전기화학적 데이터는 유기 염료가 추가된 경우에도 코발록시메 모티프에 의한 활성 전기촉매_H2 생산을 밝혀냈습니다. 이 하이브리드 복합체는 30:70 물/DMF(N,N,N′-디메틸포아마이드) 용액의 저하 없이 적절한 희생 전자 공여체가 있는 경우 직사광선에 노출되었을 때 상당한 사진 구동_H2 생산을 나타내었다. 광학 분광법에 의해 보완되는 하이브리드 구조. H2 검출기로 구성된 간단한 광촉매 장치는 하이브리드 복합체의 광촉매 동안 사용되었으며, 이는 예비 지연 기간 없이 수성 호기성 조건하에서_H2 가스의 지속적인 생산을 입증했습니다. 따라서, 이러한 하이브리드 복합체는 효율적인 재생 에너지 활용을 위한 차세대 태양광 기반_H2 생산 촉매 개발의 기반이 될 수 있는 잠재력을 가지고 있다.