Un equipo de investigación alemán ha desarrollado supercristales bidimensionales bimetálicos con excelentes propiedades catalíticas. Estos pueden utilizarse para producir hidrógeno mediante la descomposición del ácido fórmico, con resultados sin precedentes.
Científicos liderados por la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich (LMU Munich) en Alemania han desarrollado una tecnología fotocatalítica para la producción de hidrógeno basada en supercristales bidimensionales bimetálicos de plasma.
Los investigadores ensamblaron estructuras plasmónicas combinando nanopartículas individuales de oro (AuNPs) y nanopartículas de platino (PtNPs).
El investigador Emiliano Cortes afirmó: “La disposición de las nanopartículas de oro es extremadamente eficaz para enfocar la luz incidente y generar fuertes campos eléctricos locales, los llamados puntos calientes, que se forman entre las partículas de oro”.
En la configuración del sistema propuesta, la luz visible interactúa muy fuertemente con los electrones del metal y provoca que vibren de forma resonante, lo que hace que los electrones se muevan rápidamente de un lado a otro de la nanopartícula. Esto crea un pequeño imán que los expertos denominan momento dipolar.
Es el producto del tamaño de la carga y la distancia entre los centros de las cargas positivas y negativas. Cuando esto ocurre, las nanopartículas capturan más luz solar y la convierten en electrones de altísima energía. Ayudan a controlar las reacciones químicas.
La comunidad académica ha puesto a prueba la eficacia de los supercristales bimetálicos plasmónicos bidimensionales en la descomposición del ácido fórmico.
“Se eligió esta reacción de prueba porque el oro es menos reactivo que el platino y porque es un transportador de H2 neutro en carbono”, explicaron.
«El rendimiento experimentalmente mejorado del platino bajo iluminación sugiere que la interacción de la luz incidente con la matriz de oro da como resultado la formación de platino bajo tensión», explicaron. «De hecho, cuando se utiliza ácido fórmico como portador de H2, los supercristales de AuPt parecen tener el mejor rendimiento de plasma».
El cristal mostró una tasa de producción de H2 de 139 mmol por gramo de catalizador por hora. El equipo de investigación afirmó que esto significa que el material fotocatalítico ostenta ahora el récord mundial de producción de hidrógeno mediante la deshidrogenación del ácido fórmico bajo la influencia de la luz visible y la radiación solar.
Los científicos proponen una nueva solución en el artículo “Supercristales bimetálicos plasmónicos 2D para la generación de hidrógeno”, publicado recientemente en la revista Nature Catalice. El equipo está integrado por investigadores de la Universidad Libre de Berlín, la Universidad de Hamburgo y la Universidad de Potsdam.
“Al combinar plasmones y metales catalíticos, estamos impulsando el desarrollo de potentes fotocatalizadores para aplicaciones industriales. Esta es una nueva forma de utilizar la luz solar y también tiene potencial para otras reacciones, como la conversión de dióxido de carbono en sustancias útiles”, dijo Cole Thes.
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