Buscando nuevas soluciones para recolectar y almacenar energía solar de manera más eficiente, Científicos de EE. UU. y China han sintetizado un nuevo catalizador de doble átomo para servir como plataforma para la fotosíntesis artificial, el equipo informó hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

El equipo desarrolló un catalizador de iridio con solo dos centros metálicos activos. Más significativamente, Los experimentos revelaron que el catalizador era una estructura bien definida, capaz de servir como plataforma productiva para futuras investigaciones sobre síntesis de combustible solar.

"Nuestra investigación se refiere a la tecnología para el almacenamiento directo de energía solar, ", dijo Dunwei Wang, profesor asociado de química de Boston College, un autor principal del informe. "Aborda el desafío crítico de que la energía solar es intermitente. Lo hace recolectando directamente la energía solar y almacenando la energía en enlaces químicos, similar a cómo se realiza la fotosíntesis, pero con mayor eficiencia y menor costo ".

Los investigadores han dedicado un tiempo considerable a los catalizadores de un solo átomo (SAC) y rara vez han explorado un "catalizador disperso atómicamente" con dos átomos. En un artículo titulado "Catalizadores heterogéneos dinucleares de iridio estables apoyados sobre un sustrato de óxido metálico para la oxidación del agua solar, "el equipo informa sintetizar un catalizador heterogéneo dinuclear de iridio de una manera fotoquímica fácil. El catalizador muestra una estabilidad sobresaliente y una alta actividad hacia la oxidación del agua, un proceso esencial en la fotosíntesis natural y artificial.

Los investigadores centrados en este aspecto de la catálisis se encuentran con desafíos particulares en el desarrollo de catalizadores heterogéneos, que son ampliamente utilizados en transformaciones químicas industriales a gran escala. La mayoría de los catalizadores heterogéneos activos a menudo están mal definidos en sus estructuras atómicas, lo que dificulta la evaluación de los mecanismos detallados a nivel molecular.

El equipo pudo aprovechar nuevas técnicas en la evaluación de catalizadores de un solo átomo y desarrollar una plataforma de material para estudiar reacciones importantes y complejas que requerirían más de un sitio activo.

Wang dijo que el equipo de investigadores se propuso determinar "cuál podría ser la unidad catalizadora heterogénea activa más pequeña y más duradera para la oxidación del agua". Los investigadores han hecho esta pregunta y han encontrado la respuesta solo en catalizadores homogéneos, cuya durabilidad era pobre. Por primera vez, tenemos una idea del potencial de los catalizadores heterogéneos en la producción y el almacenamiento de energía limpia ".

El equipo también realizó experimentos de rayos X en la fuente de luz avanzada del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley que ayudaron a determinar la estructura del catalizador de iridio. Utilizaron dos técnicas:estructura fina de absorción de rayos X (EXAFS) y estructura de borde cercano de absorción de rayos X (XANES) en sus mediciones. Estos experimentos proporcionan evidencia crítica para comprender mejor el nuevo catalizador.

Wang dijo que el equipo estaba sorprendido por la simplicidad y durabilidad del catalizador. combinado con la alta actividad hacia la reacción deseada de oxidación del agua.

Wang dijo que los próximos pasos en la investigación incluyen una mayor optimización del catalizador para uso práctico y un examen de las áreas donde el catalizador se puede aplicar a nuevas transformaciones químicas.