Estruturas metal-orgânicas (MOFs) estão entre os materiais mais úteis e versáteis hoje, demonstrando versatilidade estrutural, alta porosidade, e propriedades ópticas e eletrônicas fascinantes. Essas características os tornam candidatos promissores para uma variedade de aplicações, incluindo captura e separação de gás, sensores e fotocatalisadores.

Como os MOFs são tão versáteis em seu design estrutural e utilidade, cientistas de materiais estão atualmente testando-os em uma série de aplicações químicas. Um deles é a fotocatálise, um processo no qual um material sensível à luz é excitado com luz. O excesso de energia absorvida desloca elétrons de suas órbitas atômicas, deixando para trás "buracos de elétrons". A geração de tais pares de elétron-buraco é um processo crucial em qualquer processo de energia dependente de luz, e neste caso, permite que o MOF afete uma variedade de reações químicas.

Uma equipe de cientistas da EPFL Sion liderada por Kyriakos Stylianou no Laboratório de Simulação Molecular desenvolveu agora um sistema baseado em MOF que não pode executar nenhum, mas há dois tipos de fotocatálise simultaneamente:a produção de hidrogênio e a limpeza de poluentes da água. O material contém barato, abundante fosfeto de níquel (Ni2P), e descobriu-se que realiza fotocatálise eficiente sob luz visível.

O primeiro tipo de fotocatálise, produção de hidrogênio, envolve uma reação chamada "divisão da água". Como o nome sugere, a reação divide as moléculas de água em seus constituintes, hidrogênio e oxigênio. Uma das maiores aplicações aqui é usar o hidrogênio para células de combustível, que são dispositivos de fornecimento de energia usados ​​em uma variedade de tecnologias hoje, incluindo satélites e ônibus espaciais.

O segundo tipo de fotocatálise é referido como "degradação de poluentes orgânicos, "que se refere a processos de decomposição de poluentes presentes na água. Os cientistas investigaram este sistema fotocatalítico baseado em MOF inovador para a degradação do corante tóxico rodamina B, comumente usado para simular poluentes orgânicos.

Os cientistas realizaram os dois testes em sequência, mostrando que o sistema fotocatalítico baseado em MOF foi capaz de integrar a geração fotocatalítica de hidrogênio com a degradação da rodamina B em um único processo. Isso significa que agora é possível usar este sistema fotocatalítico para limpar os poluentes da água, ao mesmo tempo em que produz hidrogênio que pode ser usado como combustível.

"Este sistema fotocatalítico livre de metais nobres traz o campo da fotocatálise um passo mais perto das aplicações práticas 'movidas a energia solar' e mostra o grande potencial dos MOFs neste campo, "diz Kyriakos Stylianou.