Notícia

Síntese de nanopartículas de nitreto de carbono polimérico solúveis em água viabiliza fotocatálise altamente eficiente

Fonte

Universidade Ulm

Data

segunda-feira, 2 dezembro 2019 13:20

Áreas

Química Verde.

Os fotocatalisadores podem catalisar várias reações químicas importantes simplesmente por irradiação com luz solar ou LEDs de baixo custo, sob condições completamente normais: à pressão e temperatura ambiente, e principalmente usando reagentes e solventes comuns e sustentáveis, como água ou oxigênio aéreo.

Na última década, um dos fotocatalisadores mais promissores e intensamente investigados foi o nitreto de carbono polimérico. No entanto, sua atividade tem sido prejudicada por sua baixa área superficial específica e, consequentemente, baixa quantidade de locais catalíticos ativos de superfície. “Por muito tempo, muitos pesquisadores tentaram diminuir o tamanho das partículas e aumentar a solubilidade dos nitretos de carbono, principalmente usando vários métodos de cima para baixo, como o tratamento com solventes agressivos”, diz o Dr. Igor Krivtsov, pesquisador da Universidade Ulm, na Alemanha, e o principal autor do estudo. “Descobrimos que é muito melhor usar uma abordagem sintética de baixo para cima, começando com um precursor molecular e usando tratamento térmico em uma fusão de hidróxidos alcalinos. Dessa maneira, obtivemos pequenas nanopartículas coloidais de nitreto de carbono polimérico que eram totalmente solúveis em água, sem gelificação ou precipitação ao longo de vários meses. ”

Fotocatálise altamente eficiente

Para os testes iniciais, os cientistas mediram a atividade do nitreto de carbono solúvel em água recém-preparado na produção fotocatalítica de peróxido de hidrogênio via redução de oxigênio, acompanhada de oxidação seletiva de compostos derivados de biomassa. “Esse tipo de reação é muito atraente, pois dentre dois compostos de baixo custo, podemos obter dois produtos de alto valor ao mesmo tempo”, destacou o Dr. Krivtsov. “Ficamos encantados ao ver que, em todas as reações que estudamos até agora, a atividade fotocatalítica do nitreto de carbono solúvel em água era muito maior do que a do nitreto de carbono convencional, não solúvel. Prevemos que isso possa valer também para muitas outras reações, mas apenas estudos futuros podem dizer. ”

Fácil reciclabilidade

“O nitreto de carbono convencional é um fotocatalisador heterogêneo prototípico. Usando nossas nanopartículas coloidais solúveis em água, fomos capazes, pela primeira vez, de realizar fotocatálise com nitreto de carbono em condições praticamente homogêneas ”, explicou o professor Dr. Radim Beránek, chefe da equipe de pesquisa. “Além disso, descobrimos que o fotocatalisador dissolvido pode ser facilmente precipitado e recuperado simplesmente adicionando sal. Depois disso, pode ser dissolvido novamente e utilizado para fotocatálise, sem perda de atividade ou seletividade. Portanto, o fotocatalisador combina todas as vantagens de catalisadores homogêneos com fácil reciclabilidade, que é a marca registrada de catalisadores heterogêneos. Acreditamos que nosso trabalho é o primeiro passo para estabelecer um paradigma completamente novo na fotocatálise com nitretos de carbono poliméricos e abre um caminho para outras aplicações nas quais a operação aquosa líquida ou o processamento de nitreto de carbono podem ser úteis ”, concluiu o especialista.

Acesse a notícia completa na página da Universidade Ulm (em inglês).

Fonte: Dr. Radim Beránek, Universidade Ulm. Imagem: Elvira Eberhardt, Universidade Ulm.