La industria tiene una necesidad cada vez más urgente de cambiar a productos sostenibles, esquemas sintéticos para acceder a productos químicos de uso generalizado. En este contexto, es crucial idear procesos de fotocatálisis heterogéneos utilizando fácilmente disponibles, catalizadores libres de metales.

El nitruro de carbono es un nanomaterial a base de carbono y nitrógeno, capaz de absorber luz visible y utilizar la energía presente en los fotones para catalizar reacciones químicas de interés industrial. El nitruro de carbono es un fotocatalizador fácil de producir a gran escala utilizando precursores rentables. Este material heterogéneo es estable, robusto y se puede reciclar fácilmente. Qué es más, El nitruro de carbono podría usarse para reemplazar catalizadores a base de metales costosos y potencialmente tóxicos.

Un estudio realizado en el laboratorio de Bionanotecnología del Carbono del CIC biomaGUNE y publicado en Avances de la ciencia ha determinado lo simple, Las modificaciones estructurales post-sintéticas pueden influir en gran medida en la actividad fotocatalítica de los nitruros de carbono. “El perfeccionamiento de las propiedades químicas y físicas de este material puede dotar al nitruro de carbono de nuevas características estructurales y por tanto modificar su actividad fotocatalítica, "explicó Maurizio Prato, profesor Ikerbasque y catedrático AXA. Lo nuevo de este estudio radica en "la evaluación de cómo las diferentes modificaciones post-sintéticas confieren diferentes, actividades fotocatalíticas específicas de los materiales resultantes en relación con un modelo de reacción orgánica ".

En particular, innovador, Se han realizado estudios mecanicistas relacionados con la interacción entre la superficie de los nanomateriales y los reactivos utilizados. Esta interacción varía con la modificación post-sintética, y como un resultado, el nitruro de carbono podría seleccionarse como el más catalíticamente eficaz. Además, "la racionalización de los fenómenos químicos que tienen lugar en la superficie del material resultó ser un parámetro fundamental para el diseño de nuevos y más eficientes sistemas catalíticos, " él dijo.

Ahora, se está explorando el uso de nitruro de carbono para producir energías limpias, como la producción de hidrógeno, oxidación del agua en oxígeno y transformación del dióxido de carbono en compuestos orgánicos de importancia industrial. "En nuestro estudio, se desarrolló una reacción orgánica para sintetizar moléculas con alto contenido de flúor, que es útil en la industria farmacéutica, campos de la ciencia agroalimentaria y de los materiales, ", dijo Prato. La reacción estudiada también se llevó a cabo a la luz del sol" y funcionó extremadamente bien ".

Prato dice:“Nuestro estudio podría ser un punto de partida para establecer un nuevo enfoque en el desarrollo de fotocatalizadores heterogéneos y para sentar las bases de un nuevo enfoque en la ingeniería de estos materiales con respecto a aplicaciones específicas”.