Um dos maiores desafios da transição para as energias renováveis ​​é fornecer energia mesmo na ausência de luz solar. A produção de hidrogênio pela divisão da água com a ajuda da luz solar pode oferecer uma solução. O hidrogênio é um bom meio de armazenamento de energia, e pode ser usado de várias maneiras. Contudo, catalisadores são necessários para dividir a água. Platinum é frequentemente usado, mas é raro e caro. Os pesquisadores, portanto, buscam alternativas mais econômicas. Agora, uma equipe chefiada pelo Dr. Tristan Petit do HZB, juntamente com colegas liderados pelo Prof. Bin Zhang da Universidade de Tianjin, Tianjin, China, fez progressos importantes usando uma classe bem conhecida de fotocatalisadores livres de metal.

Bin Zhang e sua equipe são especializados na síntese de nitretos de carbono poliméricos (PCN) como um catalisador para a produção de hidrogênio. As moléculas de PCN formam uma estrutura que pode ser comparada a camadas finas de massa de massa filo - folhas desse material bem embaladas são embaladas juntas. Os químicos chineses agora conseguiram separar as folhas individuais umas das outras por meio de um tratamento térmico de duas etapas relativamente simples - da mesma forma que a massa folhada se separa em camadas crocantes individuais no forno. O tratamento térmico produziu amostras consistindo de nanocamadas individuais com grandes poros contendo diferentes grupos amino com funcionalidades específicas.

Petit e sua equipe investigaram uma série dessas amostras de PCN em BESSY II. "Fomos capazes de determinar quais grupos amino e oxigenados foram depositados nos poros, "diz o estudante de doutorado Jian Ren, co-primeiro autor da publicação. Os pesquisadores analisaram como grupos específicos de aminoácidos atraem elétrons para si, uma propriedade particularmente favorável para dividir a água, e como novos defeitos baseados em oxigênio foram formados.

Quando combinado com o níquel como co-catalisador, aquelas amostras de PCN nanoestruturado realmente exibiram eficiência recorde, 11 vezes maior do que o normal PCN sob irradiação de luz visível.

"Isso demonstra que o PCN é um catalisador potencial interessante para a produção de hidrogênio solar, abordando a eficiência de catalisadores inorgânicos, "diz Petit, que é bolsista da Volkswagen Foundation Freigeist. "Além disso, este trabalho também mostra que as espectroscopias de raios-X suaves são ferramentas essenciais para desvendar possíveis locais cataliticamente ativos em fotocatalisadores. "