Son fotocatalizadores especialmente buenos para la producción de hidrógeno mediante la división del agua con energía solar:estructuras orgánicas covalentes basadas en triazinas. Para esta aplicación, las estructuras deben estar en una forma cristalina regular agradable. En el diario Angewandte Chemie , Los científicos han introducido ahora un método simple para sintetizar marcos covalentes cristalinos de triazina.

Las triazinas se componen de anillos heteroaromáticos que contienen tres átomos de carbono y tres de nitrógeno. Las estructuras poliméricas a base de triazina se fabrican mediante la policondensación de dos tipos de monómeros, es decir, sistemas de anillos aromáticos con dos grupos aldehído y anillos aromáticos con dos grupos que contienen amina. Estos grupos terminales reaccionan entre sí para formar anillos de triazina y conectar los monómeros en capas bidimensionales en forma de red. Dentro del cristal las capas de polímero se apilan con precisión de modo que las "bandas" formen canales que atraviesen todo el camino a través del armazón de polímero.

Lamentablemente, las estructuras de triazina son difíciles de obtener como cristales porque los dobles enlaces carbono-nitrógeno formados en la policondensación son muy fuertes. Cuanto más fuertes sean los vínculos dentro de los marcos, más difícil es cristalizar tales compuestos. El proceso de cristalización habitual es una reacción de equilibrio en la que se forman enlaces y luego se disuelven, permitiendo que se formen cristales más grandes a costa de los más pequeños. Los lazos fuertes no se rompen fácilmente, de modo que muchos cristales diminutos permanecen intactos y se agrupan en un polvo amorfo.

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (Wuhan, Porcelana), Universidad Normal de Luoyang (Luoyang, Porcelana), y la Universidad de Liverpool (Reino Unido) han introducido ahora una nueva estrategia para obtener estructuras de triazina altamente cristalinas. En lugar de una reacción de equilibrio, utilizaron un "sistema abierto", donde uno de los dos monómeros se agrega al sistema muy lentamente. Esto es posible porque se pueden formar aldehídos durante la reacción (in situ) mediante la oxidación de alcoholes, una reacción cuya velocidad puede controlarse fácil y confiablemente mediante el control de temperatura. De este modo, inicialmente se forman muy pocos núcleos de cristalización, que se convierten en cristales más grandes y de alta calidad a medida que continúa la reacción.

Comenzando con diferentes alcoholes, el equipo dirigido por Bien Tan y Shangbin Jin pudo producir una serie de estructuras de triazina covalentes y cristalinas. Los cristales demostraron una mayor estabilidad térmica que las estructuras de triazina más pequeñas o no cristalinas. Más importante, sin embargo, su eficiencia como fotocatalizadores para la producción de hidrógeno es muy alta. La mayor actividad fotocatalítica se debe al transporte significativamente mejorado de los portadores de carga producidos por la irradiación dentro del cristal regular, y la absorción de un espectro de luz más amplio.

Este enfoque sintético novedoso y simple puede ser el punto de partida para la producción industrial de armazones cristalinos de triazina.