Un team di ricercatori tedeschi ha sviluppato supercristalli bidimensionali bimetallici con eccellenti proprietà catalitiche. Questi possono essere utilizzati per produrre idrogeno tramite la decomposizione dell'acido formico, ottenendo risultati da record.
Alcuni 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 bidimensionali bimetallici 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 nel 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 molto fortemente con gli elettroni nel metallo, facendoli vibrare in modo risonante e provocando un rapido movimento 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 e della 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. Questi contribuiscono a controllare le reazioni chimiche.
La comunità accademica ha testato l'efficacia dei supercristalli bimetallici plasmonici bidimensionali nella decomposizione dell'acido formico.
"La reazione di sonda è stata scelta perché l'oro è meno reattivo del platino e perché è un trasportatore di H2 a impatto zero in termini di emissioni di carbonio", hanno affermato.
"Le prestazioni migliorate sperimentalmente del platino sotto illuminazione suggeriscono che l'interazione della luce incidente con la matrice d'oro determina la formazione di platino sotto tensione", hanno affermato. "Infatti, quando l'acido formico viene utilizzato 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 pari a 139 mmol per grammo di catalizzatore all'ora. Il team di ricerca ha affermato che ciò significa che il materiale fotocatalitico detiene ora il record mondiale per la produzione di idrogeno tramite deidrogenazione dell'acido formico sotto l'influenza della luce visibile e della radiazione solare.
Gli scienziati propongono una nuova soluzione nell'articolo "Supercristalli bimetallici 2D plasmonici per la generazione di idrogeno", 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 facendo progressi nello sviluppo di potenti fotocatalizzatori per applicazioni industriali. Questo è 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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