Los fotocatalizadores absorben energía de la luz para provocar una reacción química. El fotocatalizador más conocido es quizás la clorofila, el pigmento verde de las plantas que ayuda a convertir la luz solar en carbohidratos. Si bien los carbohidratos pueden estar cayendo en desgracia, la fotocatálisis está atrayendo más atención que nunca. En un proceso fotocatalítico, la luz cae sobre un fotocatalizador, aumenta la energía de sus electrones y hace que rompan sus enlaces y se muevan libremente a través del catalizador. Estos electrones "excitados" luego reaccionan con las materias primas de una reacción química para producir los productos deseados. Una de las principales prioridades en el campo de la investigación de energías alternativas es el uso de fotocatalizadores para convertir la energía solar en combustible. un proceso llamado "producción de energía solar a combustible".

En un artículo publicado en Revisiones de química de coordinación , Dr. Changlei Xia de la Universidad Forestal de Nanjing, Porcelana; Dr. Kent Kirlikovali de la Universidad Northwestern, NOSOTROS.; Dr. Thi Hong Chuong Nguyen, Dr. Xuan Cuong Nguyen, Dr. Quoc Ba Tran, y el Dr. Chinh Chien Nguyen de la Universidad Duy Tan, Vietnam; Dr. Minh Khoa Duong y Dr. Minh Tuan Nguyen Dinh de la Universidad de Da Nang, Vietnam; Dr. Dang Le Tri Nguyen de la Universidad Ton Duc Thang, Vietnam; Dr. Pardeep Singh y Dr. Pankaj Raizada de la Universidad Shoolini, India; Dr. Van-Huy Nguyen de la Universidad Binh Duong, Vietnam; Dr. Soo Young Kim y Dr. Quyet Van Le de la Universidad de Corea, Corea del Sur; Dr. Laxman Singh de la Universidad de Patliputra, India; y el Dr. Mohammadreza Shokouhimer de la Universidad Nacional de Seúl, Corea del Sur, han destacado el potencial de los marcos orgánicos covalentes (COF), una nueva clase de materiales absorbentes de luz, en la producción de energía solar a combustible.

Como explica el Dr. Pardeep Singh, "La energía solar se ha aprovechado con éxito para generar electricidad, pero todavía no somos capaces de producir combustibles líquidos de manera eficiente a partir de él. Estos combustibles solares, como el hidrogeno, podría ser un suministro abundante de productos sostenibles, almacenable y energía portátil ".

La especialidad de los COF radica en su capacidad para mejorar la catálisis y agregar moléculas sustituyentes especiales llamadas "grupos funcionales" a su estructura. proporcionando una forma de sortear las limitaciones de los fotocatalizadores existentes. Esto se debe a ciertas propiedades favorables de los COF como la estabilidad química, porosidad controlable, y fuerte deslocalización de electrones, lo que los hace más estables.

Como sugiere el nombre, Los COF consisten en moléculas orgánicas que se unen en una estructura que se puede adaptar para adaptarse a diversas aplicaciones. Es más, una fuerte deslocalización de electrones significa que, a diferencia de los fotocatalizadores de semiconductores, los electrones excitados se recombinan a mitad de camino solo con poca frecuencia, resultando en electrones más excitados para la reacción química. Dado que estas reacciones ocurren en la superficie del fotocatalizador, el área de superficie aumentada y la porosidad modificable de los COF es una gran ventaja. Los fotocatalizadores COF encuentran aplicación en la conversión de agua en hidrógeno, y la producción de metano a partir de dióxido de carbono, prometiendo así el doble beneficio de producir combustible y mitigar el calentamiento global. Es más, incluso pueden ayudar con la fijación de nitrógeno, producción de plásticos, y almacenamiento de gases.

Un nuevo tipo de COF, estructuras de triazina covalente (CTF), se encuentran actualmente a la vanguardia de la investigación sobre la producción de hidrógeno. Los CTF tienen entre 20 y 50 veces la capacidad de producir hidrógeno, en comparación con los fotocatalizadores grafíticos, haciéndolos una opción muy prometedora para la producción futura de combustible.

Sin embargo, antes de poner el carro de energía solar delante del caballo, Es importante señalar que los fotocatalizadores basados ​​en COF se encuentran en una etapa temprana de desarrollo y aún no producen combustible con tanta eficiencia como sus homólogos basados ​​en semiconductores. Sin embargo, sus propiedades sobresalientes y diversidad estructural los convierten en candidatos prometedores para futuras investigaciones de energía solar a combustible y una solución viable para la actual crisis energética. "El problema más importante es explorar catalizadores robustos derivados de COF para las aplicaciones deseadas. Se puede esperar que los fotocatalizadores basados ​​en COF logren un nuevo hito en los próximos años, "concluye un optimista Dr. Pankaj Raizada.

En efecto, un futuro basado en energías limpias no parece tan lejano.