Безметальные катализаторы электрохимического получения молекулярного водорода на основе 2,2"-бипиридина и 2,2′:6,2″-терпиридина и их производных

В настоящее время большое внимание уделяется переходу от традиционных технологий получения и переработки тепла и электричества к новой водородной энергетике: использование молекулярного водорода является одним из возможных путей рационального, экологически безопасного и устойчивого развития современной энергетики. Одним из бурно развивающихся в настоящее время направлений этой энергетики является поиск высокопроизводительных каталитических систем.В ходе выполнения проекта будет изучена электрокаталитическая активность у новых представителей семейства безметальных катализаторов процесса получения молекулярного водорода на основе производных 2,2"-бипиридина и 2,2′:6′,2″-терпиридинов. Объединение в одной молекуле двух и более каталитических центров на основе пиридина, приведет к увеличению эффективности процесса (синэнергетический эффект), вследствие устранения кинетических ограничений, накладываемых на бимолекулярную стадию, поскольку, как было показано ранее, именно бимолекулярная стадия является “бутылочным горлышком” процесса, ограничивающей скорость электрокаталитической реакции получения молекулярного водорода в присутствии производных пиридина. Электрохимическими методами с использованием газовой хроматографии будут изучены их электрокаталитические свойства в процессе получения молекулярного водорода в присутствии различных органических и неорганических кислот. Будет определено влияние природы заместителя у атома азота, а также влияние природы кислоты ( pK ) на эффективность (TOF, TON, TOF0) и механизм электрокаталитического процесса. На основе данных циклической вольтамперометрии, препаративного электролиза будут определены TON и TOF каталитических процессов. Будут выявлены условия проявления синергетического эффекта при объединении в одной молекуле катализатора двух или трех пиридин-содержащих фрагментов. Таким образом, вследствие возникновения синергетического эффекта будет значительно увеличена эффективность электрокаталитического процесса, а значения TOF при этом будут рекордными для известных безметальных гомогенных электрокатализаторов ( > 950s-1 ) .С использованием квантово-химических расчетов будут получены фундаментальные данные о механизме реакций образования молекулярного водорода с участием полипиридинов. Выявление зависимости проявление синэнергетического эффекта от их химического строения приведет к более глубокому пониманию фундаментальных основ направленного дизайна органических электрокатализаторов получения молекулярного водорода.