Fotosintesi artificiale: l’evoluzione dei semiconduttori ibridi per la catalizzazione

Gli scienziati della Rice University hanno creato un catalizzatore, semplice da realizzare ed efficiente, per la “Oxygen revolution” (la creazione di molecole di ossigeno attraverso una reazione chimica. Essi catalizzeranno una reazione simile alla fotosintesi, ovvero la conversione dell’energia da solare a chimica, sotto forma di idrogeno ed ossigeno.

Il laboratorio di Kenton Whitmire, professore di chimica della Rice, gemellato con dei ricercatori dell’Università di Houston, ha scoperto che far crescere uno strato di un catalizzatore attivo, sulla superficie di nanorod, foto-assorbente, produce una fotosintesi artificiale; infatti questo semiconduttore che assorbe la luce solare potrebbe l’acqua al pieno del proprio potenziale teorico.

Un catalizzatore di “oxygen revolution” è molto utile per le fonti rinnovabili, per la produzione di combustibili ad idrogeno; ma questa tecnologia non è neancora commerciale.

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Ricercatore del Rice

Come vengono prodotti questi catalizzatori impiegati anche nella fotosintesi artificiale?

La squadra della Rice ha fornito un modo per combinare i tre metalli più abbondanti (ferro, manganese e fosforo) in un “precursore” che può essere depositato su qualsiasi substrato senza danneggiarlo e ha dimostrato la sua conduttività.

Whitmire dichiara che il catalizzatore viene “coltivato” da un precursore molecolare, ideato per produrre sulla decomposizione. Il laboratorio  Rice ha combinato ferro, manganese e fosforo (FeMnP) in una molecola che si converte in un gas quando viene applicato il vuoto. Quando questo gas incontra una superficie calda tramite CVD (chemical vapor deposition), si decompone per rivestire la superficie con il catalizzatore FeMnP.

Queste pellicole contengono matrici esagonali di atomi, che fino ad ora erano state viste solo a temperature superiori ai 1200°C. Invece il Rice li ha creati a 350°C in solo 30 minuti.

Questo metodo di produzione crea un elettrodo ibrido, senza danneggiare la disposizione dei semiconduttori. In più questo rivestimento ha potenziale come semiconduttore per le celle fotoelettriche.

Grazie a questo “film”, Whitmire ha dichiarato che ora sarà molto più facile studiare catalizatori ibridi per varie applicazioni, come la petrolchimica, per esempio.

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