В современном мире, ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть и природный газ поставляют большую часть энергии. Тем не менее, они производят обильное количество CO₂ во время сбора энергии, чтобы негативно повлиять на глобальный климат¹. В ближайшие годы во всем мире прогнозируется резкий рост спроса на энергию в связи с постоянным ростом населения и постоянным улучшением образа жизни человека. Таким образом, ведется активный поиск подходящего альтернативного энергетического ресурса, который соответствовал бы глобальным энергетическим требованиям. Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная, ветровая и приливная энергия, стали одним из лучших решений из-за их экологически чистых нулевой углеродной энергии трансдукции процесса². Однако прерывистый характер этих энергетических ресурсов до сих пор ограничивал их широкое применение. Возможное решение этой проблемы можно найти в биологии; солнечная энергия эффективно преобразуется в химическую энергию во время фотосинтеза³. Следуя этой подсказке, исследователи разработали искусственные фотосинтетические стратегии для хранения солнечной энергии в химические связи после ряда небольших реакций активации молекул^4,5. Молекула H₂ считается одним из самых привлекательных химических векторов из-за их высокой плотности энергии и простоты их химической трансформации^6,7.

Наличие фотосенсибилизатора и катализатора производства H₂ имеют важное значение для активной установки производства H_2, управляемой на солнечной энергии. Здесь, в этой работе, мы сосредоточимся на кобальт основе молекулярного комплекса кобалоксим для каталитического сегмента. Как правило, гекса скоординированный кобальтный центр связан в квадратной планарной геометрии N_4, полученной из лиганд диметиллоксим (дмг), в кобалоксимесах. Дополнительные Cl^– ионы, молекулы растворителя (такие как вода или ацетонитрил) или пиридин производные ligate в остаточном осевом положении⁸. Кобалоксимы давно известны активным электрокатализом производства H_2, и их реактивность может быть настроена путем настройки переменных функций на осевом пиридине^9,10,11,12 . Относительно несложные синтезы, толерантность к кислороду в каталитических условиях и умеренная каталилитическая реакция кобалоксимов побудили исследователей исследовать их фотокаталитическую реакцию производства H_2. Группа Hawecker была пионером в демонстрации легкой деятельности Производства H₂ cobaloximes, используя Ru (полипидил) на основе фотосенсибилизаторов¹³. Айзенберг и его коллеги использовали платины (Pt) на основе неорганических фотосенсибилизаторов, чтобы вызвать фотокаталитические H₂ производства в тандеме с катализаторами кобалоксима^14,15. Позже, Группа Че использовала органо-золотой фотосенсибилизатор для воспроизведения аналогичной активности¹⁶. Fontecave и Artero расширили ассортимент фотосенсибилизаторов, применяя молекулы на основе иридия (Ir)¹⁷. Практическое применение этих фотокаталитических систем направлялось к блокпосту из-за использования дорогостоящих фотосенсибилизаторов на основе металла. Исследовательские группы Айзенберга и Солнца возразили этому, самостоятельно разрабатывая органические красителя на основе фотоуправляемых H₂ производственных систем^18,19. Несмотря на успешное производство H₂ на фото, все эти системы, было отмечено, что общие каталитических оборотов были относительно медленными²⁰. Во всех этих случаях, фотосенсибилизатор и кобалоксим молекулы были добавлены в качестве отдельных moieties в растворе, и отсутствие прямой связи между ними, возможно, препятствует общей эффективности системы. Ряд фотосенсибилизатор-cobaloxime диады были разработаны, чтобы исправить этот вопрос, где различные фотосенсибилизаторы были непосредственно связаны с ядром кобалоксима через осевой пиридин лиганд^{21,22,23 ,24,25,26}. ВС и его коллеги были даже успешными в разработке благородных металлов бесплатно устройство, представляя ан-порфирин мотив в качестве фотосенсибилизатора²⁴. Недавно Отт и его коллеги успешно включили катализатор кобалоксима в металлические органические рамки (MOF), которые отображаются фотокаталитические H₂ производства в присутствии органического красителя²⁷. Тем не менее, включение фотосенсибилизаторов высокого молекулярного веса в каркас кобалоксиме снизило растворимость воды, влияя на долгосрочную стабильность диад в каталитических условиях. Стабильность активных диад в вахтовых условиях во время катализа имеет решающее значение, так как вездесущая вода является привлекательным источником протонов во время катализа. Таким образом, существует серьезная потребность в разработке aqueous растворимых, воздух-стабильный фотосенсибилизатор-cobaloxime диад системы для создания эффективной и экономичной фото-управляемых H₂ производства установки.

Здесь, в этой работе, мы якорь stilbene основе органического красителя²⁸ в качестве фотосенсибилизатора к кобалоксим ядра через осевой пиридин связующее (Рисунок 1). Легкий молекулярный вес красителя обеспечил улучшение растворимости воды диады. Эта гибридная молекула стилбен-кобалоксиме была детально охарактеризована с помощью оптической и ¹HMR-спектроскопии вместе с ее однокристаллической структурой. Электрохимические данные выявили активную электрокаталитическую продукцию H₂ по мотиву кобалоксима даже с придативным органическим красителем. Этот гибридный комплекс продемонстрировал значительное производство H_2, управляемого фотоприводом при воздействии прямых солнечных лучей в присутствии соответствующего жертвенного донора электрона в растворе 30:70 воды/DMF (N,N-dimethylformamide) без какой-либо деградации гибридной структуры в дополнение к исследованиям оптической спектроскопии. Простое фотокаталитическое устройство, состоящее из детектора H_2, было использовано во время фотокатализа гибридного комплекса, продемонстрировавого непрерывного производства газа H₂ при водном аэробном состоянии без предварительного периода задержки. Таким образом, этот гибридный комплекс имеет потенциал, чтобы стать базой для разработки следующего поколения солнечных управляемых H₂ производства катализаторов для эффективного использования возобновляемых источников энергии.