Diiodo-BODIPY sensitizing of [Mo3S13]2- cluster for noble metal-free visible light-driven hydrogen evolution within a polyampholytic matrix

in: ACS Applied Materials & Interfaces (2023)
Costabel, Daniel; Nabiyan, Afshin; Chettri, Avinash; Jacobi, Franz; Heiland, Magdalena; Guthmuller, Julien; Kupfer, Stephan; Wächtler, Maria; Dietzek-Ivanšić, Benjamin; Streb, Carsten; Schacher, Felix H.; Peneva, Kalina
We report on a photocatalytic setup that utilizes the organic photosensitizer (PS) diiodo-BODIPY and the non-precious-metal-based hydrogen evolution reaction (HER) catalyst (NH4)2[Mo3S13] together with a polyampholytic unimolecular matrix poly(dehydroalanine)-graft-poly(ethylene glycol) (PDha-g-PEG) in aqueous media. The system shows exceptionally high performance with turnover numbers (TON > 7300) and turnover frequencies (TOF > 450 h−1) that are typical for noble-metal-containing systems. Excitedstate absorption spectra reveal the formation of a long-lived triplet state of the PS in both aqueous and organic media. The system is a blueprint for developing noble-metal-free HER in water. Component optimization, e.g., by modification of the meso substituent of the PS and the composition of the HER catalyst, is further possible.

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