Imitar la fotosíntesis en las plantas, usar la luz para convertir moléculas estables y abundantes como el agua y el CO2 en un combustible de alta energía hidrógeno o en productos químicos de interés industrial hoy en día es un desafío de investigación importante. Sin embargo, lograr la fotosíntesis artificial en solución sigue siendo limitadomediante el uso de compuestos a base de metales costosos y tóxicos para cosechar luz.Los investigadores del CNRS, CEA y la Universidad Grenoble Alpes proponen una alternativa eficiente utilizando nanocristales semiconductores también llamados puntos cuánticos basados en elementos más baratos y menos tóxicos, comocobre, indio y azufre. Su trabajo fue publicado en Energía y ciencias ambientales el 10 de abril de 2018.
En los sistemas de fotosíntesis artificial, los cromóforos, o "fotosensibilizadores", absorben la energía de la luz y transfieren electrones al catalizador, lo que activa la reacción química. Aunque en los últimos años se ha avanzado mucho en el desarrollo de catalizadores desprovistos de metales nobles, los fotosensibilizadores aúnse basan principalmente en compuestos moleculares que contienen metales raros y costosos, como rutenio e iridio, o en materiales semiconductores inorgánicos que contienen cadmio, un metal tóxico.
Por primera vez, los investigadores del Departamento de Chimie Moléculaire CNRS / Université Grenoble Alpes y SyMMES CNRS / CEA / Université Grenoble Alpes [1] han demostrado, al unir su experiencia en ingeniería de semiconductores y fotocatálisis,es posible producir hidrógeno de manera muy eficiente combinando nanocristales semiconductores inorgánicos puntos cuánticos formados por un núcleo de sulfuro de cobre e indio protegido por una cubierta de sulfuro de zinc, con un catalizador molecular a base de cobalto. Este sistema "híbrido" combina la excelente absorción de luz visiblepropiedades y la gran estabilidad de los semiconductores inorgánicos con la eficacia de los catalizadores moleculares.En presencia de un exceso de vitamina C, que proporciona electrones al sistema, muestra una notable actividad catalítica en el agua, la mejor obtenida hasta la fecha con puntos cuánticos libres de cadmio.El rendimiento de este sistema es mucho mayor que el obtenido con un fotosensibilizador a base de rutenio, debido a la muy alta estabilidad del quan inorgánico.tum dots, que pueden reciclarse varias veces sin una notable pérdida de actividad.
Estos resultados muestran el alto potencial de tales sistemas híbridos para la producción de hidrógeno utilizando energía solar.
[1] A través de un proyecto colaborativo financiado por Labex Arcane en Grenoble.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por CNRS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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