Cuando se exponen a la luz solar, las nanopartículas de oro en forma de estrella recubiertas con un semiconductor permiten la producción eficiente de hidrógeno a partir del agua. Crédito: Ashley Pennington / Rutgers University-New Brunswick

Las nanopartículas de oro en forma de estrella, recubiertas con un semiconductor, pueden producir hidrógeno a partir del agua cuatro veces más eficientemente que otros métodos, abriendo la puerta al almacenamiento mejorado de energía solar y otros avances que podrían impulsar el uso de energía renovable y combatir el cambio climático. Investigadores de la Universidad Rutgers-Nuevo Brunswick.

“En lugar de usar , que es la práctica estándar, aprovechamos la energía de la luz visible e infrarroja para excitar electrones en “, dijo Laura Fabris, profesora asociada en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería, quien dirigió el trabajo con Fuat Celik, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica.” Los electrones emocionados en el metal pueden transferirse más de manera eficiente en el semiconductor, que cataliza la reacción “.

Los investigadores, cuyo estudio fue publicado en línea hoy en la revista Chem , centrado en la fotocatálisis, que generalmente significa aprovechar la luz solar para hacer reacciones más rápidas o más baratas.

El dióxido de titanio iluminado por luz ultravioleta a menudo se usa como catalizador, pero el uso de luz ultravioleta es ineficiente.

En el estudio, los investigadores de Rutgers captaron la luz visible e infrarroja que permitió a las nanopartículas de oro absorberla más rápidamente y luego transferir algunos de los electrones generados como resultado de la absorción de la luz a materiales cercanos como el dióxido de titanio.

Los ingenieros recubrieron nanopartículas de oro con y expuesto el material a UV, visible y y estudió cómo los electrones saltan del oro al material. Los investigadores encontraron que el , que desencadenan reacciones, producen hidrógeno a partir del agua más de cuatro veces más eficiente que los esfuerzos anteriores demostrados. El hidrógeno se puede usar para almacenar y luego se quema para obtener energía cuando el sol no está brillando.

“Nuestros resultados sobresalientes fueron muy claros”, dijo Fabris. “También pudimos utilizar la síntesis a muy baja temperatura para recubrir estas partículas de oro con titanio cristalino. Creo que tanto desde la perspectiva de los materiales como de la catálisis, este trabajo fue muy emocionante todo el tiempo. Y tuvimos la gran suerte de que nuestros estudiantes de doctorado Supriya Atta y Ashley Pennington, también estaban tan emocionados como nosotros “.

“Esta fue nuestra primera incursión”, agregó, “pero una vez que entendemos el material y cómo funciona, podemos diseñar materiales para aplicaciones en diferentes campos, como los semiconductores, la industria solar o química o la conversión. en algo que podamos usar. En el futuro, podríamos ampliar en gran medida las formas en que aprovechamos la luz del sol “.


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Chem (2018) DOI: 10.1016 / j.chempr.2018.06.004