Un chimico del RUDN è stato il primo a utilizzare catalizzatori con nanoparticelle di rutenio per ottenere idrogeno sotto l'influenza della luce visibile e delle radiazioni UV. Nel futuro, tali catalizzatori possono essere utilizzati per la produzione su larga scala di idrogeno sotto l'influenza della luce solare. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Catalisi applicata B:ambientale .

Le reazioni fotochimiche sono tra i modi più ecologici per produrre "carburante verde". Il riscaldamento delle materie prime non consuma molta energia o richiede alti livelli di pressione. Il mantenimento della velocità della reazione richiede solo luce e fotocatalizzatori. Fotocatalizzatori a base di platino, oro e palladio sono altamente efficienti in tali reazioni fotochimiche come l'estrazione dell'idrogeno da derivati ​​della biomassa come gli alcoli. Però, questi metalli sono costosi, e gli scienziati cercano fotocatalizzatori più economici.

Insieme ai loro colleghi spagnoli, I chimici RUDN hanno studiato l'attività fotocatalitica del biossido di titanio arricchito con particelle di rutenio. Era la prima volta che venivano usati per ottenere l'idrogeno. I chimici hanno monitorato l'influenza di un nanocatalizzatore di rutenio a base di biossido di titanio sull'emissione di idrogeno da una miscela di metanolo e acqua. Il team ha studiato quattro catalizzatori (con l'1%, 2 per cento, 3 per cento, e 5% di rutenio), e ciascuno di essi è stato testato in due tipi di reazioni:in presenza di luce visibile e radiazioni UV.

In precedenza, sistemi di biossido di titanio e rutenio sono stati usati raramente. Perciò, era importante caratterizzarne la composizione e le proprietà ottiche, compresa l'efficienza quantistica. Indica la fotosensibilità di un materiale ed è calcolato come rapporto tra il numero totale di fotoni che causano la formazione di elettroni liberi in un materiale e il numero totale di fotoni assorbiti. Questo è il parametro principale utilizzato per confrontare l'attività fotocatalitica delle sostanze.

Gli esperimenti hanno dimostrato che l'attività dei fotocatalizzatori contenenti rutenio sotto la radiazione UV è paragonabile agli analoghi del platino e del palladio. L'efficienza quantica dei composti a base di platino o palladio calcolata sulla base di altri studi va dall'1,9 percento al 5,1 percento, e i risultati dei fotocatalizzatori di rutenio rimangono entro questo intervallo. Il valore migliore (3,1 percento) è stato calcolato per il sistema con il 3 percento di contenuto di rutenio. Considerando l'economicità dei catalizzatori al rutenio, sono promettenti per l'uso industriale. L'attività dei catalizzatori di rutenio sotto la luce visibile era piuttosto bassa:l'efficienza quantica non superava lo 0,6 percento, ma gli autori si aspettano che aumenti sotto la luce del sole fino all'1,1%. Gli scienziati hanno già iniziato a verificare questa ipotesi.

"I nostri catalizzatori a base di biossido di titanio e rutenio sembravano essere sistemi universali e ci hanno aiutato a ottenere idrogeno in quantità sufficienti sia sotto l'influenza della luce UV che della luce visibile, " spiega Raffaello Luca, direttore del Center for Molecular Design and Synthesis of Innovative Compounds for Medicine, e visiting scholar presso RUDN. "Avendo modellato la reazione tra luce e sostanza e calcolato l'efficienza quantica di tutti i nostri campioni, abbiamo capito che il ruolo chiave nell'attività del catalizzatore era giocato dall'interreazione tra le particelle di rutenio e biossido di titanio, soprattutto dalla concentrazione di particelle di rutenio ed eventualmente dei suoi composti con l'ossigeno sulla superficie del materiale. L'esatto meccanismo di questo fenomeno è ancora da scoprire. Continuiamo i nostri studi e stiamo attualmente sperimentando l'ottenimento di idrogeno alla luce del sole in Spagna e Russia".