Un estudio desvela el poder de la luz visible para la química sostenible
Los hallazgos podrían revolucionar la producción de productos químicos y combustibles esenciales
Investigadores de la Universidad de Helsinki han anunciado un gran avance en las transformaciones moleculares sostenibles. Dirigido por el profesor Pedro Camargo, el equipo ha desarrollado una importante forma de aprovechar el poder de la luz visible para impulsar procesos químicos con mayor eficiencia, ofreciendo una alternativa más ecológica a los métodos tradicionales. Sus hallazgos, publicados en la revista ACS Applied Materials and Interfaces, podrían revolucionar la producción de productos químicos y combustibles esenciales.
Superar las barreras del coste y la eficiencia
La fotocatálisis plasmónica tradicional se ha visto obstaculizada durante mucho tiempo por el elevado coste y los problemas de escalabilidad asociados a materiales como la plata (Ag) y el oro (Au). Sin embargo, el profesor Pedro Camargo y su equipo han superado estas barreras centrándose en materiales fácilmente disponibles en la Tierra en cantidades significativas. Estos materiales son importantes porque pueden utilizarse en diversas aplicaciones sin preocuparse por su escasez o agotamiento. En concreto, el equipo se centró en el HxMoO3 como fotocatalizador plasmónico, que se combinó con paladio (Pd), un importante catalizador ampliamente empleado en diversas industrias. Su método consiste en una técnica de síntesis mecanoquímica sin disolventes, que ofrece rentabilidad y sostenibilidad medioambiental.
El poder de la luz
Los investigadores se adentraron en la intrincada interacción de las excitaciones ópticas y descubrieron que, iluminando su catalizador con longitudes de onda específicas de luz visible, podían aumentar significativamente su rendimiento. Lo más sorprendente es que el uso simultáneo de dos longitudes de onda de luz produjo un asombroso aumento del 110% en la eficiencia de la reacción. Esta mayor eficacia se atribuye a la generación optimizada de electrones energéticos en los sitios catalíticos, un paso crucial en la catálisis sostenible. Los autores identificaron los efectos sinérgicos de la excitación de la brecha de banda del HxMoO3, las transiciones interbandas del Pd y la excitación de la resonancia plasmónica superficial localizada (LSPR) del HxMoO3, lo que dio lugar a notables mejoras en el rendimiento catalítico.
Un futuro más ecológico para la industria química
"Nuestro trabajo supone un gran paso adelante para hacer más sostenibles los procesos químicos", afirma el profesor Camargo. "Utilizando la luz como fuente de energía, podríamos revolucionar potencialmente la forma de producir sustancias químicas vitales, reduciendo la necesidad de combustibles fósiles y las duras condiciones de los procesos industriales actuales".
Esta investigación tiene un inmenso potencial para aplicaciones que van desde la producción de combustibles más limpios hasta la fabricación de materiales esenciales con menor impacto ambiental. Las implicaciones de esta investigación se extienden mucho más allá del laboratorio, ofreciendo la esperanza de un futuro más verde y sostenible a medida que la sociedad se esfuerza por combatir el cambio climático y la transición hacia fuentes de energía renovables.
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Publicación original
Leticia S. Bezerra, Samir A. Belhout, Shiqi Wang, Jhon Quiroz, Paulo F.M. de Oliveira, Shwetha Shetty, Guilherme Rocha, Hugo L. S. Santos, Sana Frindy, Freddy E. Oropeza, Víctor A. de la Peña O’Shea, Antti-Jussi Kallio, Simo Huotari, Wenyi Huo, Pedro H.C. Camargo; "Triple Play of Band Gap, Interband, and Plasmonic Excitations for Enhanced Catalytic Activity in Pd/HxMoO3 Nanoparticles in the Visible Region"; ACS Applied Materials & Interfaces, Volume 16, 2024-2-21
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