Um diagrama esquemático que ilustra a preparação de Ru @ C2N é mostrado na figura acima. (Rutênio:mostrado em ouro, Carbono:mostrado em cinza, Nitrogênio:mostrado em azul celeste) Crédito:UNIST
Cientistas da UNIST desenvolveram um novo catalisador que pode dividir a água em hidrogênio quase tão bom quanto a platina, mas menos caro e freqüentemente encontrado na Terra.
Conforme descrito no jornal Nature Nanotechnology , este material à base de rutênio (Ru) funciona quase tão eficiente quanto a platina e provavelmente mostra o mais alto desempenho catalítico sem ser afetado pelo pH da água.
A equipe de pesquisa, liderado pelo Professor Jong-Beom Baek, da Engenharia Química e de Energia da UNIST, sintetizou Ru e C2N, uma estrutura orgânica bidimensional, para verificar seu desempenho como um catalisador de divisão de água. Com a ajuda deste novo catalisador, intitulado Ru @ C2N, agora é possível produzir hidrogênio de forma eficiente.
A tecnologia de produção de hidrogênio a partir da água requer um bom catalisador para a competitividade comercial. Esses catalisadores de divisão de água devem exibir alta eficiência de conversão de hidrogênio e excelente durabilidade, operar bem sob baixa tensão, e deve ser econômico.
Os catalisadores à base de Pt usados na reação de geração de hidrogênio são metais nobres altamente caros, resultando em custos adicionais e dificuldade de produção em massa. Eles também são menos estáveis em um ambiente alcalino.
A figura acima mostra a comparação da frequência de turnover (TOF) de Ru @ C? N com outros catalisadores. Crédito:UNIST
Uma solução, muitos pesquisadores sugerem, era construir catalisadores feitos de barato, metais não nobres. Contudo, porque esses materiais corroem rapidamente sob condições ácidas e operam em tensões muito altas, a produtividade era limitada.
O Ru @ C? N, desenvolvido pelo Professor Baek é um material de alto desempenho que satisfaz todas as quatro competições comerciais de catalisadores de divisão de água.
Este material exibe alta frequência de rotação (TOF) tão alta quanto Pt e pode ser operado com alimentação de baixa tensão. Além disso, não é afetado pelo pH da água e pode ser usado em qualquer ambiente.
O processo de síntese de Ru @ C2N é simples. O professor Baek e seus colegas simplesmente misturaram o sal de rutênio (RuCl3) com os monômeros que formam a estrutura orgânica bidimensional porosa, C2N. O catalisador Ru @ C2N é então produzido após passar por processos de redução e tratamento térmico.
Os pesquisadores usaram o mesmo processo para construir M @ C? N (M =Co, Ni, Pd, Catalisadores de Pt), usando cobalto (Co), níquel (Ni), chumbo (Pb) e platina (Pt). Ao comparar sua eficiência de produção de hidrogênio, o catalisador Ru @ C2N exibiu o maior desempenho catalítico na menor sobretensão, bem como atividade catalítica superior.
"Nosso estudo não apenas sugere novas direções na ciência dos materiais, mas também apresenta uma ampla gama de possibilidades da ciência básica à aplicada, "diz o professor Baek." Espera-se que este material atraia a atenção em muitas áreas graças ao seu potencial científico. "
