Se pueden usar micropartículas de fotocatalizador mejoradas que contienen nanopartículas de oro para purificar el agua. Crédito:Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales
Un nuevo catalizador podría tener beneficios ambientales dramáticos si puede estar a la altura de su potencial. sugiere una investigación de Singapur. Los investigadores de A * STAR han producido un catalizador con antenas de nanopartículas de oro que pueden mejorar la calidad del agua a la luz del día y también generar hidrógeno como fuente de energía verde.
Esta tecnología de purificación de agua fue desarrollada por He-Kuan Luo, Andy Hor y colegas del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales (IMRE). "Cualquier tecnología innovadora y benigna que pueda eliminar o destruir los contaminantes orgánicos del agua en condiciones ambientales es muy bienvenida, "explica Hor, quien es director ejecutivo del IMRE y también afiliado a la Universidad Nacional de Singapur.
Los materiales fotocatalíticos aprovechan la luz solar para crear cargas eléctricas, que proporcionan la energía necesaria para impulsar reacciones químicas en moléculas adheridas a la superficie del catalizador. Además de descomponer moléculas dañinas en el agua, Los fotocatalizadores se utilizan para dividir el agua en sus componentes de oxígeno e hidrógeno; El hidrógeno se puede emplear como fuente de energía verde.
Hor y su equipo se propusieron mejorar un catalizador existente. Los compuestos a base de oxígeno como el titanato de estroncio (SrTiO3) parecen prometedores, ya que son materiales robustos y estables y son aptos para su uso en agua. Una de las innovaciones del equipo fue mejorar su actividad catalítica agregando pequeñas cantidades del lantano metálico, que proporciona cargas eléctricas utilizables adicionales.
Los catalizadores también necesitan capturar una cantidad suficiente de luz solar para catalizar reacciones químicas. Entonces, para permitir que el fotocatalizador recolecte más luz, los científicos unieron nanopartículas de oro a las microesferas de SrTiO3 dopadas con lantano (ver imagen). Estas nanopartículas de oro están enriquecidas con electrones y, por lo tanto, actúan como antenas, concentrar la luz para acelerar la reacción catalítica.
La estructura porosa de las microesferas da como resultado una gran superficie, ya que proporciona más espacio de unión para que se acoplen las moléculas orgánicas. Un solo gramo del material tiene una superficie de unos 100 metros cuadrados. "La gran superficie juega un papel fundamental para lograr una buena actividad fotocatalítica, "comenta Luo.
Para demostrar la eficacia de estos catalizadores, los investigadores estudiaron cómo descompusieron el tinte rodamina B en agua. En las cuatro horas siguientes a la exposición a la luz visible, el 92 por ciento del tinte desapareció, que es mucho más rápido que los catalizadores convencionales que carecen de nanopartículas de oro.
Estas micropartículas también se pueden utilizar para dividir el agua, dice Luo. El equipo demostró que las micropartículas con nanopartículas de oro se desempeñaron mejor en experimentos de división de agua que las que no las tenían. destacando aún más la versatilidad y eficacia de estas microesferas.