Un químico de la RUDN fue el primero en utilizar catalizadores con nanopartículas de rutenio para obtener hidrógeno bajo la influencia de la luz visible y la radiación UV. En el futuro, tales catalizadores pueden usarse para la producción a gran escala de combustible de hidrógeno bajo la influencia de la luz solar. Los resultados del estudio se publicaron en Catálisis aplicada B:ambiental .

Las reacciones fotoquímicas se encuentran entre las formas más ecológicas de producir "combustible verde". Calentar las materias primas no consume mucha energía ni requiere altos niveles de presión. Mantener la velocidad de la reacción requiere solo luz y fotocatalizadores. Fotocatalizadores basados ​​en platino, el oro y el paladio son muy eficientes en reacciones fotoquímicas como la extracción de hidrógeno a partir de derivados de biomasa como los alcoholes. Sin embargo, estos metales son caros, y los científicos buscan fotocatalizadores más baratos.

Junto a sus compañeros españoles, Los químicos de la RUDN estudiaron la actividad fotocatalítica del dióxido de titanio enriquecido con partículas de rutenio. Fue la primera vez que se utilizaron para obtener hidrógeno. Los químicos monitorearon la influencia de un nanocatalizador de rutenio a base de dióxido de titanio en la emisión de hidrógeno de una mezcla de agua y metanol. El equipo estudió cuatro catalizadores (con 1 por ciento, 2 por ciento, 3 por ciento, y 5 por ciento de contenido de rutenio), y cada uno de ellos se probó en dos tipos de reacciones:en presencia de luz visible y radiación ultravioleta.

Previamente, Los sistemas de dióxido de titanio y rutenio rara vez se utilizaron. Por lo tanto, era importante caracterizar su composición y propiedades ópticas, incluida la eficiencia cuántica. Esto indica la fotosensibilidad de un material y se calcula como una relación entre el número total de fotones que provocan la formación de electrones libres en un material y el número total de fotones absorbidos. Este es el principal parámetro utilizado para comparar la actividad fotocatalítica de sustancias.

Los experimentos han demostrado que la actividad de los fotocatalizadores que contienen rutenio bajo radiación UV es comparable a la de los análogos de platino y paladio. La eficiencia cuántica de los compuestos a base de platino o paladio calculada sobre la base de otros estudios representa del 1,9 por ciento al 5,1 por ciento, y los resultados de los fotocatalizadores de rutenio permanecen dentro de este rango. El mejor valor (3,1 por ciento) se calculó para el sistema con un contenido de rutenio del 3 por ciento. Teniendo en cuenta el bajo costo de los catalizadores de rutenio, son prometedores para uso industrial. La actividad de los catalizadores de rutenio bajo luz visible fue bastante baja:la eficiencia cuántica no superó el 0,6 por ciento, pero los autores esperan que aumente bajo la luz solar hasta un 1,1 por ciento. Los científicos ya han comenzado a verificar esta hipótesis.

"Nuestros catalizadores basados ​​en dióxido de titanio y rutenio parecían ser sistemas universales y nos ayudaron a obtener hidrógeno en cantidades suficientes tanto bajo la influencia de la luz ultravioleta como de la luz visible, "explica Raphael Luke, director del Centro de Diseño Molecular y Síntesis de Compuestos Innovadores para Medicina, y un académico visitante en la RUDN. "Habiendo modelado la reacción entre la luz y la sustancia y calculado la eficiencia cuántica de todas nuestras muestras, entendimos que el papel clave en la actividad del catalizador lo desempeñaba la interacción entre las partículas de rutenio y dióxido de titanio, especialmente por la concentración de partículas de rutenio y posiblemente sus compuestos con oxígeno en la superficie del material. El mecanismo exacto de este fenómeno aún no se ha descubierto. Continuamos con nuestros estudios y actualmente estamos experimentando con la obtención de hidrógeno bajo la luz solar en España y Rusia ”.