p Em um artigo na revista Energia e Ciência Ambiental , pesquisadores da Uppsala University, Suécia, apresentam um tipo de nanomaterial de polímero orgânico de baixo custo e ecológico como fotocatalisadores para geração de hidrogênio, e propor o mecanismo de funcionamento do sítio fotocatalítico reativo. p O desenvolvimento de fotocatalisadores para geração de hidrogênio movido a luz a partir da água é uma maneira ideal de converter e armazenar energia solar. Devido à absorção limitada de luz, poluente metálico de alto custo e potencial de catalisadores inorgânicos, os cientistas começaram a procurar alternativas orgânicas. Nesse trabalho, os pesquisadores de Uppsala estudaram polímeros orgânicos como fotocatalisadores (catalisadores movidos à luz). O gargalo de todos os fotocatalitos orgânicos existentes é que eles são hidrofóbicos (insolúveis em água), tornando difícil para os prótons penetrarem nos poros dos materiais e interagirem com os locais reativos. Consequentemente, o desempenho da fotocatálise com base nesses materiais ainda está aquém dos fotocatalisadores inorgânicos tradicionais à base de metal. Os cientistas têm que adicionar muito solvente orgânico no reator para fazer uma boa dispensabilidade do fotocatalisador polimérico orgânico.

p O uso de um método de precipitação denominado em escala nanométrica para preparar o fotocatalisador polimérico orgânico em pequenas partículas em escala nanométrica (Pdots) pode fazer com que o fotocatalisador orgânico seja bem disperso em solução aquosa. "Com a ajuda de copolímero hidrofílico, somos capazes de fornecer canais de prótons dentro do fotocatalisador Pdot para imitar o sistema de fotossíntese natural. Isso pode melhorar drasticamente o desempenho da geração de hidrogênio ", diz Haining Tian, Docente do Departamento de Química - Laboratório Ångström. Seu grupo de pesquisa publicou o trabalho de prova de conceito no ano passado (em Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55 (40), 12306). Para entender mais sobre o sistema e melhorá-lo ainda mais, Haining Tian, ​​juntamente com seu colega de pesquisa C. Moyses Araujo, do Laboratório do Departamento de Física-Ångström, lideraram conjuntamente o trabalho de desenterrar os locais reativos nos fotocatalitos Pdot e no mecanismo de trabalho fotocatalítico.

p Ajustando a estrutura de polímeros e avaliando diferentes mecanismos fotocatalíticos, os pesquisadores puderam encontrar aproximadamente os sítios reativos localizados nas unidades aceitadoras de elétrons e concluíram que os heteroátomos devem desempenhar um papel crucial na fotocatalítica. "É difícil obter experimentalmente informações precisas sobre qual heteroátomo, tanto N ou S, é o sítio reativo na unidade aceitadora de elétrons ", diz Haining Tian. Com a ajuda de um estudo computacional baseado na teoria dos primeiros princípios, os cientistas eventualmente visaram o local real reativo em fotocatalisadores Pdots - os átomos de N - e também concluíram que a estrutura única de Pdots é benéfica para a reação de redução de prótons. “A ligação de hidrogênio formada entre dois polímeros em fotocatalisadores Pdot diminui significativamente a barreira de energia da reação de redução de prótons. O Pdots é de fato um tipo de fotocatalisador ideal”, diz C. Moyses Araujo.

p Com base neste trabalho, os cientistas estão agora visando um catalisador Pdots mais eficiente e estável, ajustando razoavelmente a estrutura do polímero para a geração de hidrogênio conduzido pela luz.