Microscopia eletrônica de transmissão. uma, b, Padrão de difração de elétrons de área selecionada obtido de SrTiO3:Al carregado com Rh (0,1% em peso) / Cr2O3 (0,05% em peso) / CoOOH (0,05% em peso) (a) e imagem de microscopia eletrônica de transmissão correspondente de uma partícula (b). c, Morfologia das partículas e orientação dos cristais. Crédito: Natureza (2020). DOI:10.1038 / s41586-020-2278-9
Uma equipe de pesquisadores afiliados a várias instituições no Japão desenvolveu uma maneira melhor de dividir as moléculas de água para produzir hidrogênio usando a luz solar. Em seu artigo publicado na revista Natureza , o grupo descreve sua técnica e como funcionou bem. Simone Pokrant com Inscripta, Inc. publicou um artigo News and Views descrevendo os problemas que os cientistas enfrentaram ao tentar usar a luz solar para eletrólise e também detalha o trabalho da equipe na mesma edição do jornal.
À medida que o planeta fica cada vez mais quente devido à continuação das emissões de gases de efeito estufa, cientistas buscam alternativas para queimar gasolina em carros - um dos principais contribuintes para o aquecimento global. Uma das principais áreas de pesquisa envolveu a substituição da gasolina nos carros por hidrogênio - quando ela entra em combustão, não produz gases de efeito estufa. Mas esses esforços foram frustrados por questões econômicas e de eficiência. Neste novo esforço, os pesquisadores deram uma nova olhada no uso de titanato de estrôncio, um óxido de estrôncio e titânio. Os cientistas sabem desde o final dos anos 1970 que pode ser usado para dividir moléculas de água fotocataliticamente, mas não conseguiram encontrar uma maneira econômica de usá-lo. Os pesquisadores no Japão encontraram maneiras de contornar vários obstáculos ao seu uso geral.
Os pesquisadores aplicaram várias técnicas novas ao uso de titanato de estrôncio como fotocatalisador. O primeiro envolveu a supressão de recombinação de carga, melhorando a cristalinidade e diminuindo o número de defeitos químicos na rede cristalina. A segunda técnica envolveu a supressão adicional de recombinação de carga depositando seletivamente cocatalisadores nas facetas do cristal. Uma terceira técnica envolvia a prevenção de reações colaterais indesejáveis, cobrindo o cocatalisador de ródio em um invólucro protetor feito de um composto de cromo.
A combinação de melhorias na técnica levou a uma pontuação de eficiência quântica externa mais alta (a fração dos fótons que atingem a reação que o fotocatalisador pode usar para dividir as moléculas de água) - eles alcançaram 96% ao usar sua técnica com o fotocatalisador ao testar com irradiados luz. É necessário mais trabalho antes que sua técnica possa ser traduzida para as condições do mundo real, mas os pesquisadores sugerem que seu trabalho mostra que tal abordagem é viável.
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