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Nuevos avances en el uso de materiales híbridos Orgánico/Inorgánicos en fotosíntesis artificial

El desarrollo de tecnologías sostenibles y ecológicas para la obtención de productos químicos y de energía es uno de los retos más importantes para nuestra sociedad hoy día. Estas tecnologías deben tener en cuenta la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, y en este sentido, es muy deseable hacer de la abundante y renovable energía solar la principal fuente que supla nuestra sociedad en el futuro. El diseño de materiales para tecnologías de conversión de energía solar también debe considerar los temas de sostenibilidad y medioambientales. Por esta razón, los polímeros funcionales han sido considerados como materiales de conversión de energía solar debido a su versatilidad y alta disponibilidad, libre de limitaciones geopolíticas. Los semiconductores a base de Polímeros Porosos Conjugados (PPCs) son particularmente interesantes porque se ha demostrado que poseen gran estabilidad fotoquímica y propiedades optoelectrónicas (como la absorción de luz visible y actividad fotoquímica) intrínsecas ajustables a nivel molecular. 

La Unidad de Procesos Fotoactivados de IMDEA Energía viene trabajando en el desarrollo de PPCs con propiedades fotocatalíticas avanzadas, y ha discutido sus últimos resultados en una publicación en la revista ACS Catalysis*. En este artículo, el grupo de investigación explica las bases del diseño y la síntesis de nuevos PPCs llamados IMDEA Energy Polymer-x (IEP-x)x = 7, 8, 9, and 10, para la producción fotocatalítica de hidrógeno a partir de agua. Estos polímeros exhiben mejores propiedades fotocatalíticas que las del muy usado TiO2, debido a una absorción extendida de luz visible que es el mayor componente de la irradiancia solar. De manera adicional, se observó una fuerte sinergia foto-catalítica al combinar los IEP-x con TiO2 para formar compuestos híbridos orgánico/inorgánicos. Tal efecto sinérgico fue mayor en el compuesto híbrido IEP-7/TiO2, con una velocidad de producción de hidrógeno 12 veces mayor a la suma de aquellas obtenidas con los materiales individuales. En base a un estudio espectroscópico detallado, el grupo de investigación ha explicado que el origen de la sinergia foto-catalítica se halla en la efectiva separación de las especies foto-activadas  a través de la interfase orgánica/inorgánica. El estudio integral presentado servirá como plataforma para el desarrollo de materiales híbridos para aplicaciones de energía solar y otras fuentes renovables.

(*) C. G. López-Calixto, M. Barawi, M. Gomez-Mendoza, F. E. Oropeza, F. Fresno, M. Liras, and V. A. de la Peña O'Shea. “Hybrids Based on BOPHY-Conjugated Porous Polymers as Photocatalysts for Hydrogen Production: Insight into the Charge Transfer Pathway” ACS Catalysis 2020, 10, 17, 9804–9812 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01346 

Más información: Marta Liras, investigadora titular, Unidad de Procesos Fotoactivados, marta.liras@imdea.org

Fecha: 
Viernes, Septiembre 25, 2020