Um catalisador de boro de "autoaquecimento" que faz uso particularmente eficiente da luz solar para reduzir o dióxido de carbono (CO2) serve como um coletor de luz, conversor fototérmico, gerador de hidrogênio, e catalisador em um. No jornal Angewandte Chemie , os pesquisadores introduzem uma reação fototermocatalítica que não requer aditivos além da água. Isso poderia formar a base de um novo, processo mais eficiente para converter o gás de efeito estufa CO2 em uma fonte de carbono útil para a produção de combustíveis e produtos químicos.
A rota ideal para tornar o CO2 útil é considerada a redução auxiliada por um fotocatalisador para usar a luz solar como a única fonte de energia - um processo que corresponde à primeira etapa da fotossíntese. Apesar de décadas de pesquisa, os processos de conversão de CO2 ainda são muito ineficientes. "Isso se deve em grande parte à utilização insuficiente da luz solar, a barreira de alta energia para ativação de CO2, e a lenta cinética dos múltiplos processos de transferência de elétrons e prótons, "explica Jinhua Ye.
Trabalhando com uma equipe do Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS) em Tsukuba, Ibaraki, e a Universidade de Hokkaido em Sapporo (Japão), bem como a Universidade de Tianjin e a Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Nanjing (China), Ye está agora buscando uma estratégia que usa tanto a luz quanto a energia térmica fornecida pela luz solar. Quando o sol brilha em uma superfície, está aquecido. Os pesquisadores querem usar esse efeito fototérmico comum para aumentar a eficiência dos sistemas catalíticos. Seu material de escolha é boro elementar em pó, que absorve muito fortemente a luz solar e a converte fototermicamente de maneira eficiente, aquecendo-se notavelmente. Isso permitiu que a equipe realizasse a redução eficiente de CO2 para formar monóxido de carbono (CO) e metano (CH4) sob irradiação na presença de água, sem reagentes ou cocatalisadores adicionais.
A irradiação faz com que as partículas de boro aqueçam até cerca de 378 ° C. A esta temperatura, ele reage com a água, formação de hidrogênio e óxidos de boro in situ. Os óxidos de boro atuam como "armadilhas" para as moléculas de CO2. O hidrogênio é altamente reativo e, na presença do catalisador de boro ativado por luz, reduz com eficiência o CO2, fornecendo os prótons (H +) e elétrons necessários.
"A chave do nosso sucesso está nas propriedades favoráveis do pó de boro, que o tornam um catalisador tudo-em-um:colheitadeira de luz, conversor fototérmico, fonte de hidrogênio, e catalisador, "diz Ye." Nosso estudo confirma o potencial altamente promissor de uma estratégia fototermocatalítica para a conversão de CO2 e potencialmente abre novas perspectivas para o desenvolvimento de outros sistemas de reação movidos a energia solar. "
