Con el continuo agotamiento de los combustibles fósiles, el aumento de los gases de efecto invernadero, la cuestión de cómo limpiar, la energía segura y asequible sigue siendo una preocupación fundamental.

Tras el trabajo fundamental del premio Nobel Jean-Marie Lehn y otros en la década de 1980, Los fotocatalizadores, materiales que convierten la luz en energía, se han explorado cada vez más como una forma eficiente de descomponer el dióxido de carbono (CO2) en útiles, moléculas de alta energía. En comparación con enfoques convencionales como la catálisis térmica, por ejemplo, Los fotocatalizadores tienen la ventaja de no requerir procedimientos costosos como altas temperaturas y presiones.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por Kazuhiko Maeda en Tokyo Tech ha desarrollado un nuevo nanomaterial capaz de reducir el CO2 con una selectividad (Término a) del 99% y un número de rotación (Término.b) de más de 2000, superando a los métodos existentes.

Estos resultados son los más altos registrados bajo luz visible y en agua. acercar al equipo de Maeda al objetivo de la fotosíntesis artificial:el diseño de sistemas que replican el proceso natural de utilizar la luz solar, agua y CO2 para la producción de energía sostenible.

El nuevo material, reportado en Angewandte Chemie , consta de nanohojas de nitruro de carbono de gran superficie combinada con una estructura metálica conocida como complejo binuclear de rutenio (II) (RuRu '). Aunque se conocen diferentes tipos de complejos metálicos que promueven la reducción de CO2, Maeda dice que RuRu 'es actualmente "el de mejor rendimiento", pero debe ser reemplazado por contrapartes sin metales preciosos en el futuro.

Lo que hace que el material sea único es la medida en que el RuRu 'se adhiere a la superficie de la nano hoja. La unión fuerte mejora la transferencia de electrones, lo que a su vez mejora la reducción de CO2. En el estudio, Se encontró que hasta el 70% del RuRu 'estaba adjunto a las nanohojas, una cifra sin precedentes, Maeda explica, dado que se cree que la superficie de nitruro de carbono es químicamente inerte. "Esta ha sido una gran sorpresa en nuestra comunidad de investigadores, " él dice.

También, para optimizar el rendimiento, El equipo de Maeda modificó las nanohojas con plata, que juega un papel importante en la mejora de la eficiencia de la captura y transferencia de electrones.

La investigación abre nuevas posibilidades para los fotocatalizadores a base de nitruro de carbono, ya que funcionan no solo en agua sino también en varios disolventes orgánicos, que se pueden transformar en productos químicos de valor añadido como los aldehídos en la industria química.

"Hasta hace muy poco, parecía imposible lograr la reducción de CO2 bajo luz visible en solución acuosa con alta eficiencia, ", dice Maeda." Nuestro nuevo resultado demuestra claramente que esto es posible, incluso utilizando un material a base de nitruro de carbono de bajo costo ".

Uno de los próximos desafíos para el equipo de Maeda es diseñar fotocatalizadores que consistan en metales abundantes en la tierra como el hierro y el cobre en lugar del rutenio, un metal raro.