Figura 1. Diagrama esquemático da divisão fotocatalítica geral da água do esquema Z usando BP / BiVO4 sob irradiação de luz visível. Crédito:Universidade de Osaka
Hidrogênio como fonte de combustível, em vez de hidrocarbonetos como petróleo e carvão, oferece muitos benefícios. A queima de hidrogênio produz água inofensiva com potencial para eliminar as emissões de dióxido de carbono e sua carga ambiental. Em busca de tecnologias que possam levar a um avanço na obtenção de uma economia de hidrogênio, uma questão chave é fazer o hidrogênio mais barato. Usar catalisadores para dividir a água é a maneira ideal de gerar hidrogênio, mas fazer isso geralmente requer uma entrada de energia de outros produtos químicos, eletricidade, ou uma porção de luz solar que tem energia alta o suficiente.
Agora, pesquisadores da Universidade de Osaka desenvolveram um novo sistema catalítico para dividir a água com eficiência e produzir hidrogênio com energia da luz solar normal. Seu estudo foi relatado recentemente em Angewandte Chemie International Edition .
“Não foi possível usar luz visível para fotocatálise, mas nossa abordagem de combinar fósforo preto nanoestruturado para redução de água em hidrogênio e vanadato de bismuto para oxidação de água em oxigênio nos permite fazer uso de uma ampla gama do espectro solar para produzir hidrogênio e oxigênio com eficiência sem precedentes, "diz o autor principal Mingshan Zhu.
O fósforo preto tem uma superfície plana, estrutura bidimensional semelhante à do grafeno e absorve fortemente a luz em todo o espectro visível. Os pesquisadores combinaram o fósforo preto com vanadato de bismuto, que é um conhecido catalisador de oxidação de água.
Da mesma forma que as plantas transportam elétrons entre diferentes estruturas na fotossíntese natural para dividir a água e produzir oxigênio, os dois componentes desse novo catalisador poderiam transferir rapidamente elétrons excitados pela luz solar. As quantidades dos dois componentes também foram otimizadas no catalisador, levando à produção de gases hidrogênio e oxigênio em uma proporção ideal de 2:1.
O co-autor Tetsuro Majima diz, "A realização da produção de hidrogênio movida a luz solar é a base de uma sociedade orientada para o hidrogênio. Nossa contribuição supera um obstáculo significativo, mas ainda há muito trabalho a ser feito para tornar o hidrogênio uma fonte de combustível prática no futuro. "
Figura 2. Divisão fotocatalítica geral de água pura usando as heteroestruturas 2D de BP / BiVO4 sem quaisquer agentes de sacrifício sob irradiação de luz visível. Crédito:Universidade de Osaka
