NIMS, la Universidad de Kyushu y la Universidad de Kioto identificaron conjuntamente un mecanismo por el cual un material híbrido compuesto de paladio Pd y estructuras metálicas orgánicas MOF es capaz de almacenar aproximadamente el doble de hidrógeno que un material compuesto únicamente de Pd.La mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno del material híbrido se asocia con un ligero cambio en su estado electrónico causado por la transferencia de una carga eléctrica, que asciende a aproximadamente 0,4 electrones, del Pd a los MOF. Por lo tanto, el equipo conjunto de investigación determinó con éxito larelaciones cuantitativas entre los estados electrónicos de los materiales y sus propiedades de almacenamiento de hidrógeno. Estos hallazgos pueden facilitar el desarrollo de nuevos materiales híbridos con propiedades superiores de almacenamiento de hidrógeno o con la capacidad de catalizar eficientemente las reacciones de hidrogenación.
El hidrógeno es una fuente de energía viable de próxima generación. El uso generalizado del hidrógeno requerirá métodos eficientes de almacenamiento de hidrógeno. Se sabe que los metales de transición, como el Pd, poseen excelentes propiedades de almacenamiento de hidrógeno. Informes recientes indican que las capacidades de almacenamiento de hidrógeno de los materiales compuestosde las nanopartículas de metal de transición y los MOF son significativamente más altos que los de los materiales compuestos únicamente por un metal de transición Se había predicho que estas mayores capacidades de almacenamiento de hidrógeno están asociadas con la transferencia de carga eléctrica en la interfaz entre los metales de transición y los MOF., los mecanismos responsables del aumento de las capacidades de almacenamiento de hidrógeno no se entendieron cuantitativamente por ejemplo, la cantidad de carga transferida.
Investigamos el estado electrónico de un material híbrido, Pd @ HKUST-1, que está compuesto de nanocubos y MOF de Pd específicamente, cobre II 1, 3, 5-bencenotricarboxilato o HKUST-1 y capaz de almacenaraproximadamente el doble de la cantidad de hidrógeno de los materiales compuestos únicamente por nanocubos de Pd. Para esta investigación, utilizamos la línea de rayos X de sincrotrón de NIMS en SPring-8, la instalación de radiación de sincrotrón más grande del mundo. Además, calculamos los estados electrónicos de Pd y HKUST-1 por separado y los comparó con el estado electrónico de Pd @ HKUST-1. Como resultado, descubrimos que se había transferido una carga eléctrica de aproximadamente 0,4 electrones desde los nanocubos de Pd a los MOF.bandas de electrones en los nanocubos de Pd para almacenar más hidrógeno, lo que da como resultado una capacidad de almacenamiento de hidrógeno aproximadamente duplicada para el material híbrido en comparación con un material compuesto únicamente por nanocubos de Pd.
Los materiales híbridos compuestos de nanopartículas de metales de transición y MOF son potencialmente capaces no solo de almacenar grandes cantidades de hidrógeno sino también de catalizar eficientemente las reacciones de hidrogenación. Los métodos desarrollados y utilizados en este estudio para medir y analizar estados electrónicos pueden acelerar el desarrollo de nuevosmateriales híbridos con almacenamiento de hidrógeno y capacidades catalíticas muy aumentadas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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