p A pesquisa de separação de água para a produção de hidrogênio solar tem se concentrado em processos físicos dentro do semicondutor, como absorção de luz, separação de carga, e processos químicos na superfície que são altamente complexos e dependem do desenvolvimento de novos materiais. Contudo, os processos dentro da solução ainda não foram totalmente explorados. p Uma abordagem recente para melhorar a produção de hidrogênio fotocatalítico foi proposta carregando grupos fosfonato na superfície do lantânio fotocatalisador responsivo à luz visível e titanato de estrôncio dopado com ródio (La, Rh:STO) com um agente de acoplamento de silano. O grupo funcional fosfonato funciona como um mediador do fornecimento de prótons (isto é, promove o fornecimento de reagentes) e melhora a atividade de produção de hidrogênio.

p Tem havido exemplos de pesquisa usando eletrólito sem tamponamento ou solução tampão de fosfato como solução de reação na reação de divisão de água fotocatalítica. Contudo, o primeiro é principalmente uma interação eletrostática entre o material fotocatalítico e os íons na solução, enquanto o último se concentra na função do ânion fosfato como mediador de prótons. Isso é equivalente ao projeto do eletrólito a granel.

p O conceito proposto neste estudo não é o desenvolvimento do material em si nem o projeto do eletrólito a granel, mas design da interface eletrólito-fotocatalisador:um novo conceito que permite o controle de fenômenos físico-químicos em solução, especialmente na vizinhança da superfície do catalisador por meio de grupos funcionais imobilizados na superfície do pó do fotocatalisador. Os grupos funcionais fosfonato imobilizados na superfície do fotocatalisador em pó fornecem efetivamente prótons para o sítio ativo. Os grupos funcionais fosfonato imobilizados na superfície do fotocatalisador em pó contribuem para o aumento da atividade de produção de hidrogênio, funcionando como mediadores para fornecer efetivamente prótons ao sítio ativo.

p Para a alegria do pesquisador-chefe Yosuke Kageshima, quando a solução tampão de fosfato a granel foi usada como a solução de reação, a atividade de produção de hidrogênio de La, Rh:STO foi bastante reduzido. Embora seja comum focar na função dos ânions de fosfato como mediadores de prótons, a abordagem de imobilizar grupos funcionais perto da interface sólido-líquido pode ser uma metodologia abrangente que é eficaz, independentemente dos materiais usados.

p Melhoria adicional da atividade pelo aumento da concentração de grupos funcionais fosfonato imobilizados na superfície será explorada em estudos posteriores. A avaliação quantitativa detalhada do processo de difusão dos grupos funcionais de fosfonato é necessária, bem como a expansão para uso na reação geral de decomposição da água. O professor assistente Kageshima espera construir um dispositivo autônomo de fotossíntese artificial que contribua para a realização de uma sociedade de baixo carbono por meio da aplicação prática da produção de hidrogênio solar, que converte a energia solar em energia química que é vantajosa para armazenamento e transporte.