Uma equipe de pesquisa alemã desenvolveu supercristais bimetálicos bidimensionais com excelentes propriedades catalíticas. Eles podem ser usados ​​para produzir hidrogênio por meio da decomposição do ácido fórmico, com resultados recordes.
Cientistas liderados pela Universidade Ludwig Maximilian de Munique (LMU Munique), na Alemanha, desenvolveram uma tecnologia fotocatalítica para a produção de hidrogênio baseada em supercristais bimetálicos bidimensionais de plasma.
Os pesquisadores montaram estruturas plasmônicas combinando nanopartículas individuais de ouro (AuNPs) e nanopartículas de platina (PtNPs).
O pesquisador Emiliano Cortes afirmou: “A disposição das nanopartículas de ouro é extremamente eficaz em focalizar a luz incidente e gerar fortes campos elétricos locais, os chamados pontos quentes, que se formam entre as partículas de ouro.”
Na configuração do sistema proposto, a luz visível interage fortemente com os elétrons no metal, fazendo com que vibrem em ressonância e se movam coletivamente e rapidamente de um lado para o outro da nanopartícula. Isso cria um minúsculo ímã que os especialistas chamam de momento dipolar.
É o produto do tamanho da carga e da distância entre os centros das cargas positivas e negativas. Quando isso acontece, as nanopartículas capturam mais luz solar e a convertem em elétrons extremamente energéticos. Elas ajudam a controlar as reações químicas.
A comunidade acadêmica testou a eficácia de supercristais plasmônicos bimetálicos 2D na decomposição do ácido fórmico.
“A reação de sondagem foi escolhida porque o ouro é menos reativo que a platina e porque é um transportador de H2 neutro em carbono”, disseram eles.
“O desempenho aprimorado experimentalmente da platina sob iluminação sugere que a interação da luz incidente com a matriz de ouro resulta na formação de platina sob tensão”, afirmaram. “De fato, quando o ácido fórmico é usado como transportador de H2, os supercristais de AuPt parecem ter o melhor desempenho de plasma.”
O cristal apresentou uma taxa de produção de H2 de 139 mmol por grama de catalisador por hora. A equipe de pesquisa afirmou que isso significa que o material fotocatalítico agora detém o recorde mundial de produção de hidrogênio por desidrogenação do ácido fórmico sob a influência da luz visível e da radiação solar.
Os cientistas propõem uma nova solução no artigo “Supercristais plasmônicos bimetálicos 2D para geração de hidrogênio”, publicado recentemente na revista Nature Catalyst. A equipe inclui pesquisadores da Universidade Livre de Berlim, da Universidade de Hamburgo e da Universidade de Potsdam.
“Ao combinar plasmons e metais catalíticos, estamos avançando no desenvolvimento de fotocatalisadores poderosos para aplicações industriais. Esta é uma nova maneira de usar a luz solar e também tem potencial para outras reações, como a conversão de dióxido de carbono em substâncias úteis”, disse Cole Thes.
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