Un team di ricerca tedesco ha sviluppato supercristalli bimetallici bidimensionali con eccellenti proprietà catalitiche. Possono essere utilizzati per produrre idrogeno decomponendo l'acido formico, con risultati record.
Gli scienziati guidati dall'Università Ludwig Maximilian di Monaco (LMU Monaco) in Germania hanno sviluppato una tecnologia fotocatalitica per la produzione di idrogeno basata su supercristalli bimetallici bidimensionali al plasma.
I ricercatori hanno assemblato strutture plasmoniche combinando singole nanoparticelle d'oro (AuNP) e nanoparticelle di platino (PtNP).
Il ricercatore Emiliano Cortes ha affermato: "La disposizione delle nanoparticelle d'oro è estremamente efficace nel focalizzare la luce incidente e generare forti campi elettrici locali, i cosiddetti punti caldi, che si formano tra le particelle d'oro".
Nella configurazione di sistema proposta, la luce visibile interagisce fortemente con gli elettroni nel metallo e li fa vibrare in modo risonante, provocando il rapido spostamento collettivo degli elettroni da un lato all'altro della nanoparticella. Questo crea un minuscolo magnete che gli esperti chiamano momento di dipolo.
È il prodotto della dimensione della carica per la distanza tra i centri delle cariche positive e negative. Quando ciò accade, le nanoparticelle catturano più luce solare e la convertono in elettroni estremamente energetici, contribuendo a controllare le reazioni chimiche.
La comunità accademica ha testato l'efficacia dei supercristalli bimetallici plasmonici 2D nella decomposizione dell'acido formico.
"È stata scelta la reazione di prova perché l'oro è meno reattivo del platino e perché è un vettore di H2 a emissioni zero", hanno affermato.
"Le prestazioni sperimentalmente migliorate del platino sotto illuminazione suggeriscono che l'interazione della luce incidente con la matrice d'oro determini la formazione di platino sotto tensione", hanno affermato. "In effetti, quando si utilizza l'acido formico come vettore di H2, i supercristalli di AuPt sembrano avere le migliori prestazioni al plasma".
Il cristallo ha mostrato un tasso di produzione di H2 di 139 mmol per grammo di catalizzatore all'ora. Il team di ricerca ha affermato che questo significa che il materiale fotocatalitico detiene ora il record mondiale per la produzione di idrogeno mediante deidrogenazione dell'acido formico sotto l'influenza della luce visibile e della radiazione solare.
Gli scienziati propongono una nuova soluzione nell'articolo "Plasmonic bimetallic 2D supercrystals for hydrogen generation", recentemente pubblicato sulla rivista Nature Catalice. Il team comprende ricercatori della Libera Università di Berlino, dell'Università di Amburgo e dell'Università di Potsdam.
"Combinando plasmoni e metalli catalitici, stiamo promuovendo lo sviluppo di potenti fotocatalizzatori per applicazioni industriali. Si tratta di un nuovo modo di utilizzare la luce solare e ha anche il potenziale per altre reazioni, come la conversione dell'anidride carbonica in sostanze utili", ha affermato Cole Thes.
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