Las estructuras metalorgánicas (MOF) se encuentran entre los materiales más útiles y versátiles de la actualidad, demostrando versatilidad estructural, alta porosidad, y fascinantes propiedades ópticas y electrónicas. Estas características los convierten en candidatos prometedores para una variedad de aplicaciones, incluida la captura y separación de gas, sensores y fotocatalizadores.

Debido a que los MOF son tan versátiles tanto en su diseño estructural como en su utilidad, Los científicos de materiales los están probando actualmente en una serie de aplicaciones químicas. Uno de ellos es la fotocatálisis, un proceso en el que un material sensible a la luz se excita con luz. El exceso de energía absorbida disloca los electrones de sus órbitas atómicas, dejando atrás "agujeros de electrones". La generación de estos pares de electrones y huecos es un proceso crucial en cualquier proceso de energía dependiente de la luz. y en este caso, permite que el MOF afecte una variedad de reacciones químicas.

Un equipo de científicos de EPFL Sion dirigido por Kyriakos Stylianou en el Laboratorio de Simulación Molecular ha desarrollado un sistema basado en MOF que no puede realizar ninguno, pero dos tipos de fotocatálisis simultáneamente:la producción de hidrógeno y la limpieza de contaminantes del agua. El material contiene barato, abundante fosfuro de níquel (Ni2P), y se encontró que lleva a cabo una fotocatálisis eficaz bajo luz visible.

El primer tipo de fotocatálisis, producción de hidrógeno, implica una reacción llamada "división del agua". Como sugiere el nombre, la reacción divide las moléculas de agua en sus constituyentes hidrógeno y oxígeno. Una de las aplicaciones más importantes aquí es usar el hidrógeno para celdas de combustible, que son dispositivos de suministro de energía que se utilizan en una variedad de tecnologías en la actualidad, incluidos satélites y transbordadores espaciales.

El segundo tipo de fotocatálisis se denomina "degradación de contaminantes orgánicos, "que se refiere a procesos que descomponen los contaminantes presentes en el agua. Los científicos investigaron este innovador sistema fotocatalítico basado en MOF hacia la degradación del tinte tóxico rodamina B, comúnmente utilizado para simular contaminantes orgánicos.

Los científicos realizaron ambas pruebas en secuencia, mostrando que el sistema fotocatalítico basado en MOF fue capaz de integrar la generación fotocatalítica de hidrógeno con la degradación de rodamina B en un solo proceso. Esto significa que ahora es posible utilizar este sistema fotocatalítico para limpiar los contaminantes del agua, al mismo tiempo que produce hidrógeno que se puede utilizar como combustible.

"Este sistema fotocatalítico libre de metales nobles acerca el campo de la fotocatálisis a las aplicaciones prácticas 'impulsadas por energía solar' y muestra el gran potencial de los MOF en este campo, "dice Kyriakos Stylianou.