Notícia

Energia solar: compostos aniônicos mistos com ‘flúor’ funcionam como novo material fotocatalítico

Fonte

Instituto de Tecnologia de Tóquio

Data

segunda-feira, 4 junho 2018 10:35

Áreas

Ciência dos Materiais. Energia Solar.

Na última década, intensificaram-se as pesquisas para o desenvolvimento de fotocatalisadores eficientes e que trabalham sob luz visível – um importante alvo para os sistemas de energia renovável. Agora, tais esforços tomaram um rumo surpreendente, com a descoberta de um novo material fotocatalítico chamado oxifluoreto de pirocloro2 (Pb2Ti2O5.4F1.2).

O Dr. Kazuhiko Maeda, do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), o Dr. Kengo Oka, da Universidade Chuo e colaboradores no Japão conseguiram demonstrar que o Pb2Ti2O5.4F1.2 funciona como um fotocatalisador estável para a divisão da água conduzida por luz visível e a redução do dióxido de carbono, com a  ajuda de modificações de superfície apropriadas.

O novo material tem um gap de banda anormalmente pequeno de cerca de 2,4 elétron volts (eV), o que significa que ele pode absorver a luz visível com um comprimento de onda de cerca de 500 nanômetros (nm). Em geral, gaps maiores que 3 eV estão associadas com a utilização ineficiente da luz solar, enquanto aqueles menores que 3 eV são desejáveis ​​para conversão eficiente de energia solar. Além disso, o oxifluoreto pertence a um grupo de compostos que até agora tinham sido largamente ignorados devido à maior eletronegatividade do flúor, uma propriedade que essencialmente os excluía como candidatos a fotocatalisadores de luz visível. O novo oxifluoreto é “um caso excepcional”, dizem os pesquisadores em seu estudo publicado na revista científica Journal of the American Chemical Society.

Com base em considerações estruturais e cálculos teóricos, eles concluem que “a origem da resposta da luz visível no Pb2Ti2O5.4F1.2 está nas características únicas específicas da estrutura do tipo pirocloro”. Especificamente, é a forte interação entre certos orbitais (Pb-6s e O-2p) possibilitada pela ligação curta Pb-O na estrutura do pirocloro que se acredita que dê origem à capacidade do material de absorver a luz visível.

Uma limitação é que o rendimento do novo fotocatalisador permanece baixo, em um valor de cerca de 0,01% a 365 nm para a evolução do hidrogênio. A equipe de pesquisa continua investigando como aumentar o rendimento, modificando o Pb2Ti2O5.4F1.2 através do refinamento de métodos para síntese e alterações de superfície.

O presente estudo surgiu como resultado de colaborações entre institutos como o Tokyo Tech, o Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST), o Instituto Nacional de Ciência dos Materiais (NIMS), o RIKEN, a Universidade de Kyoto e a Universidade de Chuo.

Os pesquisadores esperam que os resultados levem a novos rumos na pesquisa de materiais e no desenvolvimento futuro de fotocatalisadores heterogêneos sob luz visível.

Acesse a notícia na página do Instituto de Tecnologia de Tóquio (em inglês).

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Fonte: Instituto de Tecnologia de Tóquio. Imagem: Divulgação.