Uno de los principales desafíos de la transición energética es suministrar energía incluso cuando el sol no está brillando. La producción de hidrógeno al dividir el agua con la ayuda de la luz solar podría ofrecer una solución. El hidrógeno es un buen medio de almacenamiento de energía y puede usarse enSin embargo, el agua no se divide por sí sola. Se necesitan catalizadores, por ejemplo, platino, que es raro y costoso. Los equipos de investigación de todo el mundo están buscando alternativas más económicas. Ahora un equipo dirigido por el Dr. Tristan PetitHZB, junto con colegas liderados por el Prof. Bin Zhang de la Universidad de Tianjin, Tianjin, China, ha logrado importantes avances utilizando una clase conocida de fotocatalizadores libres de metales.
nanocapas con poros grandes
Bin Zhang y su equipo se especializan en la síntesis de nitruros de carbono poliméricos PCN que se considera un buen candidato como catalizador para la producción de hidrógeno. Las moléculas de PCN forman una estructura que se puede comparar con capas delgadas de masa de hojaldre: láminasde este material se encuentran uno encima del otro apretados entre sí. Los químicos chinos ahora han tenido éxito mediante un tratamiento térmico de dos pasos relativamente simple en la separación de las hojas individuales entre sí, de la misma manera que el hojaldre se separa en crujientes individualescapas en el horno. El tratamiento térmico produjo muestras que consisten en nanocapas individuales con poros grandes que contienen diferentes grupos amino con funcionalidades específicas.
grupos amino y oxigenados analizados en BESSY II
Petit y su equipo investigaron una serie de estas muestras de PCN en BESSY II. "Pudimos determinar qué grupos amino y oxigenados se habían depositado en los poros", explica el estudiante de doctorado Jian Ren y coprimer autor de la publicación.Podrían analizar cómo grupos amino específicos atraen electrones hacia sí mismos, una propiedad particularmente favorable para dividir el agua, y cómo se formaron nuevos defectos a base de oxígeno.
Eficiencia aumentada por el factor once
Cuando se combinan con níquel como cocatalizador, esas muestras de PCN nanoestructurado en realidad exhibieron una eficiencia récord, once veces mayor que la PCN normal bajo irradiación de luz visible.
Procesos fotocatalíticos en BESSY II desenredados
"Esto demuestra que PCN es un catalizador potencial interesante para la producción de energía solar a hidrógeno, que se acerca a la eficiencia de los catalizadores inorgánicos", explica Petit, quien es miembro de la Fundación Volkswagen Freigeist. "Además, este trabajo también muestra que X- suavelas espectroscopias de rayos son herramientas esenciales para desentrañar posibles sitios catalíticamente activos en fotocatalizadores ".
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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