Um novo fotocatalisador baseado em polímero de coordenação para CO₂ redução exibe desempenho sem precedentes, dando aos cientistas da Tokyo Tech esperança na luta contra o aquecimento global. Feito de elementos abundantes e não requerendo nenhum tratamento ou modificações complexas pós-síntese, este fotocatalisador promissor pode abrir caminho para uma nova classe de fotocatalisadores para converter CO₂ com eficiência em produtos químicos úteis.
O dióxido de carbono (CO₂ ) liberado na atmosfera durante a queima de combustíveis fósseis é uma das principais causas do aquecimento global. Uma maneira de lidar com essa ameaça crescente é desenvolver CO₂ tecnologias de redução, que convertem CO₂ em produtos químicos úteis, como CO e ácido fórmico (HCOOH). Em particular, CO fotocatalítico₂ sistemas de redução usam luz visível ou ultravioleta para conduzir CO₂ redução, assim como as plantas usam a luz solar para realizar a fotossíntese. Nos últimos anos, os cientistas relataram muitos fotocatalisadores sofisticados baseados em estruturas metal-orgânicas e polímeros de coordenação (CPs). Infelizmente, a maioria deles requer tratamento pós-síntese e modificações complexas ou são feitos de metais preciosos.

Em um estudo recente publicado na ACS Catalysis , uma equipe de pesquisa do Japão encontrou uma maneira de superar esses desafios. Liderada pelo professor assistente especialmente indicado Yoshinobu Kamakura e pelo professor Kazuhiko Maeda do Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), a equipe desenvolveu um novo tipo de fotocatalisador para CO₂ redução baseada em um CP contendo ligações chumbo-enxofre (Pb-S). Conhecido como KGF-9, o novo CP consiste em uma estrutura infinita (–Pb–S–) n com propriedades diferentes de qualquer outro fotocatalisador conhecido.

Por exemplo, KGF-9 não tem poros ou vazios, o que significa que tem uma área de superfície baixa. Apesar disso, no entanto, alcançou um desempenho de fotorredução espetacular. Sob irradiação de luz visível a 400 nm, KGF-9 demonstrou um rendimento quântico aparente (rendimento do produto por fóton absorvido) de 2,6% e uma seletividade de mais de 99% na redução de CO₂ formatar (HCOO−). "Esses valores são os mais altos já relatados para uma redução de CO₂ orientada por fotocatalisador de componente único e livre de metais preciosos para HCOO-", diz o Prof. Maeda. "Nosso trabalho pode lançar luz sobre o potencial de CPs não porosos como unidades de construção para CO fotocatalítico₂ sistemas de conversão."

Além de seu desempenho notável, o KGF-9 é mais fácil de sintetizar e usar em comparação com outros fotocatalisadores. Uma vez que os sítios Pb ativos (onde CO₂ ocorre redução) já estão "instalados" em sua superfície, o KGF-9 não requer a presença de um cocatalisador, como nanopartículas metálicas ou complexos metálicos. Além disso, não requer outras modificações pós-síntese para operar em temperatura ambiente e sob iluminação de luz visível.

A equipe da Tokyo Tech já está explorando novas estratégias para aumentar a área de superfície do KGF-9 e aumentar ainda mais seu desempenho. Como o primeiro fotocatalisador com Pb(II) como centro ativo, há uma boa chance de que o KGF-9 abra caminho para um CO₂ economicamente viável redução. A esse respeito, a equipe de pesquisa diz:"Acreditamos que nosso estudo oferece uma oportunidade sem precedentes para desenvolver uma nova classe de fotocatalisadores baratos para CO₂ redução consistindo em elementos abundantes na terra." + Explore mais

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