I den moderna världen, fossila bränslen som kol, olja och naturgasförsörjning en majoritetsandel av energin. Men de producerar kopiösa mängd CO₂ under energi skörden att negativt påverka det globala klimatet¹. Under de kommande åren, en brant ökning av efterfrågan på energi förutses i hela världen efter den kontinuerliga tillväxten av befolkningen och ständiga förbättringar i människans livsstil. Således finns det en aktiv sökning efter en lämplig alternativ energiresurs för att matcha det globala energibehovet. Förnybara energikällor som sol, vind och tidvattenkraft har vuxit fram som en av de bästa lösningarna på grund av deras miljövänliga nollenergitransduktionprocess². Dessa energi resursernas intermittenta natur har dock hittills begränsat deras omfattande tillämpning. En möjlig lösning av detta problem kan hittas i biologi; solenergi omvandlas effektivt till kemisk energi under fotosyntesen³. Efter denna ledtråd, forskare har utvecklat konstgjorda fotosyntetiska strategier för lagring av solenergi till kemiska obligationer efter ett antal små molekyler aktiverings reaktioner^4,5. H₂ -molekylen har ansetts vara en av de mest tilltalande kemiska vektorerna på grund av deras höga energitäthet och enkelhet i kemisk Transformation^6,7.

Närvaron av en photosensitizer och en H₂ produktions katalysator är avgörande för en aktiv Solar-driven H₂ Production setup. Här i detta arbete kommer vi att fokusera på den kobolt-baserade molekylära komplexa kobaloxiden för det katalytiska segmentet. Typiskt är en hexa-samordnad kobolt centrum bunden i en fyrkantig planar N₄ geometri, som härrör från dimetylglyoxim (DMG) ligander, i kobaloximer. Komplementära cl^– joner, lösningsmedels molekyler (såsom vatten eller acetonitril) eller pyridinderivat ligera i de resterande axiella positionerna⁸. Kobaloximer är länge kända för aktiv H₂ -produktionelektrokatalys och deras reaktivitet kan trimmas genom att lägga till variabla funktioner på den axiella pyridin^9,10,11,12 . De relativt okomplicerade synteser, syre tolerans under katalytiska förhållanden, och måttlig katalytisk respons av kobaloximer har föranlett forskarna att utforska deras fotokatalytiska H₂ produktion reaktivitet. Haweckergruppen var pionjären i att demonstrera den ljus drivna H₂ -produktionsaktiviteten hos kobaloximes genom att utnyttja ru (polypyridyl)-baserade fotosensibiliserande¹³. Eisenberg och hans medarbetare utnyttjade platina (PT)-baserade oorganiska fotosensibiliserare för att inducera fotokatalytisk H₂ -produktion i tandem med kobaloxiskatalysatorer^14,15. Senare använde Che-gruppen Organo-Gold photosensitizer för att replikera liknande aktivitet¹⁶. Fontecave och Artero utökade utbudet av fotosensibiliserare genom att tillämpa Iridium (IR)-baserade molekyler¹⁷. De praktiska tillämpningarna av dessa fotokatalytiska system var på väg mot en vägspärr på grund av användningen av dyra metallbaserade fotosensibiliserare. Den Eisenberg och Sun forskargrupper har bemött att genom att självständigt utforma organiska Dye-baserade foto-driven H₂ produktionssystem^18,19. Trots den framgångsrika foto drivna H₂ -tillverkningen av alla dessa system konstaterades det att de totala katalytiska omsättningar var relativt långsamma²⁰. I alla dessa fall har fotosensibiliserare och kobaloxidmolekyler tillsatts som separata beståndsdel i lösningen, och avsaknaden av direkt kommunikation mellan dem kan ha hindrat systemets övergripande effektivitet. Ett antal photosensitizer-kobaloxim dyader utvecklades för att rätta till denna fråga, där en mängd fotosensibiliserande var direkt kopplade till kobaloxim kärnan via den axiella pyridin ligand^{21,22,23 ,24,25,26}. Sol och medarbetare var även framgångsrika i att utveckla en ädel metall gratis enhet genom att införa en Zn-porphyrin motiv som en photosensitizer²⁴. Nyligen har ott och medarbetare framgångsrikt införlivat kobaloxiden katalysatorn inom en Metallorganisk ram (MOF) som visade fotokatalytisk H₂ produktion i närvaro av organiska färgämnen²⁷. Men inkluderandet av de högmolekylära fotosensibiliserare i kobaloxidramen reducerade vattenlöslighet samtidigt som den påverkar den långsiktiga stabiliteten hos dyaderna under katalytiska förhållanden. Stabiliteten i de aktiva dyaderna under vattenförhållanden under katalys är avgörande eftersom det allnuvarande vattnet är en attraktiv källa till protoner under katalys. Sålunda, det finns ett allvarligt behov av att utveckla en vattenlöslig, Air-stable photosensitizer-cobaloxime dyad system för att etablera en effektiv och ekonomisk foto-driven H₂ produktion setup.

Här i detta arbete, vi har förankrat en stilbene-baserade organiska färgämnen²⁸ som photosensitizer till kobaloxim kärnan via den axiella pyridin länkare (figur 1). Den lätta molekylvikten av färgämnet säkerställde en förbättrad vattenlöslighet i dyaden. Denna stilbene-kobaloxim hybrid molekyl präglades i detalj via optisk och ¹H NMR spektroskopi tillsammans med dess enda kristallstruktur klargörande. Den elektrokemiska data avslöjade aktiv elektrokatalytisk H₂ produktion av kobaloxim motiv även med den bifogade organiska färgämnet. Denna hybrid komplex uppvisade betydande foto driven H₂ -produktion när den utsätts för direkt solljus i närvaro av en lämplig uppoffrande elektron givare i en 30:70 vatten/DMF (N, n′-dimetylformamid) lösning utan någon nedbrytning av hybridstruktur som kompletteras med optiska spektroskopiska studier. En enkel fotokatalytisk enhet, bestående av en H₂ -detektor, anställdes under fotokatalys av hybrid komplexet som uppvisade kontinuerlig produktion av H₂ -gas under vattenhaltigt aerob tillstånd utan någon preliminär fördröjningsperiod. Således, denna hybrid komplex har potential att bli basen för att utveckla nästa generation av Solar-driven H₂ produktion katalysatorer för effektiv förnybar energianvändning.