El pigmento blanco recubierto es catalíticamente activo

Recubrimiento de capas atómicas individuales para el sulfuro de zinc

26.03.2021 - Alemania

Es uno de los pigmentos blancos más suaves utilizados por la industria. Sin embargo, el sulfuro de zinc se vuelve gris con el paso del tiempo si no se pretrata adecuadamente. Los químicos que dirigen el Centro de Nanointegración (CENIDE) de la UDE descubrieron un modo de conservar su brillante color y permitir además su uso como catalizador; por ejemplo, para convertir la luz solar en energía utilizable.

Lo ideal es que un pigmento sea resistente a la corrosión bajo la irradiación de luz, especialmente a la radiación UV. También debe conservar su color blanco a largo plazo. En la actualidad, la industria ya ha conseguido todo esto con el sulfuro de zinc, pero el material resultante no es adecuado para explotar su otra característica de desencadenar reacciones fotocatalíticas porque no quedan portadores de carga en la superficie de la partícula.

En colaboración con el Instituto Max Planck para la Conversión Química de la Energía (Mülheim a.d. Ruhr) y el socio industrial Venator, los químicos de la UDE del NanoEnergieTechnikZentrum (NETZ) han desarrollado ahora una alternativa: "Capa atómica por capa atómica, encajamos partículas de sulfuro de zinc en una cáscara protectora de alúmina de sólo tres nanómetros de grosor", explica el Dr. Sven Reichenberger, jefe del Grupo de Catálisis en Química Técnica". En los primeros experimentos de laboratorio, estas estructuras en forma de núcleo demostraron ser estables a la irradiación de rayos UV de alta energía y a los medios corrosivos.

Posible uso para el suministro de energía sostenible

La ventaja adicional es que las partículas de esta forma también son concebibles como fotocatalizadores, es decir, para inducir reacciones químicas desencadenadas por la luz, como la degradación de compuestos químicos venenosos en aguas residuales o la división del agua en oxígeno y el portador de energía hidrógeno. "Para que esto ocurra, los electrones tendrían que poder penetrar en la capa de alúmina", señala Reichenberger. "Todavía no es el caso, pero actualmente estamos probando si se puede conseguir con una capa aún más fina".

Si lo consiguen, las estructuras de núcleo-caparazón serían muy interesantes para el tratamiento fotocatalítico de aguas residuales, por ejemplo, o para convertir la energía solar en portadores de energía almacenables.

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Publicación original

T. Lange, S. Reichenberger, M. Rohe, M Bartsch, L. Kampermann, J. Klein, J. Strunk, G. Bacher, R. Schlögl, S. Barcikowski; "Alumina‐Protected, Durable and Photostable Zinc Sulfide Particles from Scalable Atomic Layer Deposition"; Adv. Funct. Mater.; 2021, 2009323

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