Sono fotocatalizzatori particolarmente buoni per la produzione di idrogeno mediante scissione dell'acqua con l'energia solare:quadri organici covalenti a base di triazine. Per questa applicazione, le strutture devono essere in una bella forma cristallina regolare. Nel diario Angewandte Chemie , gli scienziati hanno ora introdotto un metodo semplice per sintetizzare strutture di triazina covalente cristallina.

Le triazine sono costituite da anelli eteroaromatici contenenti tre atomi di carbonio e tre di azoto. Le strutture polimeriche a base di triazina sono realizzate mediante la policondensazione di due tipi di monomeri, vale a dire, sistemi di anelli aromatici con due gruppi aldeidici e anelli aromatici con due gruppi amminici. Questi gruppi terminali reagiscono tra loro per formare anelli di triazina e collegare i monomeri in strati bidimensionali simili a reti. All'interno del cristallo, gli strati polimerici sono impilati con precisione in modo che i "veli" formino canali che attraversano completamente lo scaffold polimerico.

Le strutture di triazina sono purtroppo difficili da ottenere come cristalli perché i doppi legami carbonio-azoto formati nella policondensazione sono molto forti. Più forti sono i legami all'interno dei quadri, più è difficile cristallizzare tali composti. Il normale processo di cristallizzazione è una reazione di equilibrio in cui i legami si formano e poi si dissolvono, consentendo la formazione di cristalli più grandi a scapito di quelli più piccoli. I legami forti non si rompono facilmente, in modo che molti minuscoli cristalli rimangano intatti e si raggruppino in una polvere amorfa.

I ricercatori della Huazhong University of Science and Technology (Wuhan, Cina), Luoyang Normal University (Luoyang, Cina), e l'Università di Liverpool (Regno Unito) hanno ora introdotto una nuova strategia per ottenere strutture triaziniche altamente cristalline. Invece di una reazione di equilibrio, usavano un "sistema aperto", dove uno dei due monomeri viene aggiunto al sistema molto lentamente. Ciò è possibile perché le aldeidi possono essere formate durante la reazione (in situ) dall'ossidazione degli alcoli, una reazione la cui velocità può essere controllata facilmente e in modo affidabile mediante il controllo della temperatura. In questo modo, inizialmente si formano solo pochissimi nuclei di cristallizzazione, che crescono in cristalli più grandi e di alta qualità mentre la reazione continua.

A partire da diversi alcoli, il team guidato da Bien Tan e Shangbin Jin è stato in grado di produrre una serie di strutture di triazina covalente e cristallina. I cristalli hanno dimostrato una maggiore stabilità termica rispetto alle strutture di triazina più piccole o non cristalline. Più importante, però, la loro efficienza come fotocatalizzatori per la produzione di idrogeno è molto elevata. La maggiore attività fotocatalitica è dovuta al trasporto significativamente migliorato dei portatori di carica prodotti dall'irradiazione all'interno del cristallo regolare, e l'assorbimento di uno spettro di luce più ampio.

Questo nuovo e semplice approccio sintetico può essere il punto di partenza per la produzione industriale di strutture di triazina cristallina.