CO 2 reducción usando un fotocatalizador que combina nitruro de carbono y un compl. de hierro. Crédito:Osamu Ishitani
Un grupo de investigación colaborativa internacional que incluye el Instituto de Tecnología de Tokio, Universite PARIS DIDEROT y CNRS han descubierto que CO 2 se reduce selectivamente a CO cuando un fotocatalizador compuesto por un material semiconductor orgánico y un complejo de hierro se expone a la luz visible. Han dejado claro que es posible convertir CO 2 , el factor principal del calentamiento global, en un valioso recurso de carbono que utiliza la luz visible como fuente de energía, incluso con un fotocatalizador compuesto solo por elementos que ocurren comúnmente.
En años recientes, tecnologías para reducir el CO 2 en un recurso que utiliza complejos metálicos y semiconductores como fotocatalizadores que se están desarrollando en todo el mundo. Si se puede aplicar esta tecnología llamada fotosíntesis artificial, los científicos podrían convertir CO 2 , que se considera el factor principal del calentamiento global y está siendo tratado como un villano, en un valioso recurso de carbono que utiliza la luz solar como fuente de energía.
Complejos y semiconductores inorgánicos que contienen metales preciosos y raros como rutenio, renio, y el tantalio se han utilizado en fotocatalizadores muy activos de los que se ha informado hasta ahora. Sin embargo, considerando la tremenda cantidad de CO 2 , era necesario crear nuevos fotocatalizadores hechos solo con elementos ampliamente disponibles en la Tierra.
Profesor Osamu Ishitani, Profesora adjunta Kazuhiko Maeda, y sus colaboradores informan que al fusionar nitruro de carbono, un semiconductor orgánico, con un complejo hecho de hierro y materiales orgánicos y usándolo como fotocatalizador, consiguieron convertir CO 2 en un recurso de alta eficiencia bajo la condición de exposición a la luz visible a temperatura y presión ordinarias.
Al combinar el nitruro de carbono semiconductor orgánico, hecho de carbono y nitrógeno, con un complejo de hierro y utilizándolo como fotocatalizador, descubrieron que podían reducir el dióxido de carbono (CO 2 ) a monóxido de carbono (CO) con alta eficiencia. Esta reacción fotocatalítica progresa cuando se expone a la luz visible, que es el componente principal en la banda de longitud de onda de la luz solar. El nitruro de carbono absorbe la luz visible e impulsa la migración de electrones del agente reductor al complejo de hierro. el catalizador. El complejo de hierro usa esos electrones para reducir el CO 2 a CO. El número de facturación, la eficiencia cuántica externa, y la selectividad del CO 2 reducción —indicadores de desempeño para la formación de CO— alcanzó 155, 4,2%, y 99%, respectivamente. Estos valores son casi los mismos que cuando se utilizan metales preciosos o complejos de metales raros, y alrededor de diez veces más que los fotocatalizadores reportados hasta ahora que utilizan metales básicos o moléculas orgánicas.
Esta investigación fue la primera en demostrar que el CO 2 se puede reducir a un recurso de manera eficiente utilizando la luz solar como fuente de energía, incluso utilizando materiales que existen abundantemente en la Tierra, como el carbono, nitrógeno, y plancha. Las tareas pendientes son mejorar aún más su función como fotocatalizador y lograr fusionarlos con fotocatalizadores de oxidación que pueden usar agua, que existe abundantemente en la Tierra y es económico, como agente reductor.
