Los químicos de Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU en Munich han desarrollado nuevos materiales porosos llamados "marcos orgánicos covalentes", que proporcionan una base para el diseño de fotocatalizadores poliméricos con propiedades físicas, químicas y electrónicas ajustables.
Los sistemas químicos que son capaces de generar gas de hidrógeno mediante la escisión activada por la luz de las moléculas de agua a menudo denominada fotosíntesis artificial representan una tecnología prometedora para el almacenamiento eficiente de la energía solar. Sin embargo, los sistemas que se han desarrollado hasta ahora sufren variasLos inconvenientes y los esfuerzos intensos están en marcha para descubrir procedimientos alternativos que sean más prácticos y eficaces. Los químicos dirigidos por la profesora Bettina Lotsch, quien tiene dos nombramientos en el Departamento de Química de la LMU y el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart, ahora presentanUna nueva clase de materiales orgánicos porosos que se pueden utilizar como base para fotocatalizadores sintonizables molecularmente para la producción de gas de hidrógeno impulsado por la luz. Los investigadores informan sus hallazgos en el nuevo número de la revista en línea Comunicaciones de la naturaleza .
Lotsch y sus colegas están interesados en las propiedades y aplicaciones prácticas de los llamados marcos orgánicos covalentes. Estos materiales están compuestos de capas de redes moleculares bidimensionales regulares sintetizadas a partir de precursores orgánicos simples, y exhiben una serie de características que facilitanprocesos fotocatalíticos ". Forman semiconductores cristalinos y porosos, cuyas propiedades químicas pueden ajustarse con precisión para una aplicación determinada", como explica Bettina Lotsch. Ya están bajo investigación como posibles matrices para el almacenamiento de gases y para aplicaciones en tecnología de sensores, ytambién tienen un potencial considerable en el campo de la optoelectrónica.
Más eficiente y más económico
En colaboración con el grupo dirigido por Christian Ochsenfeld, profesor de química teórica en LMU, Lotsch y su equipo han estado explorando el potencial de polímeros porosos como fotocatalizadores. En su último trabajo, eligieron los llamados trifenilarenos como subunidades básicasde su matriz modelo. "La gran ventaja de esta clase de materiales es que las propiedades químicas y físicas de la red se pueden diseñar fácilmente para diferentes aplicaciones, simplemente alterando la estructura de los precursores", dice Vijay Vyas, un postdoc en Bettina.El grupo de Lotsch en el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido. "Esta flexibilidad nos permitió modular progresivamente su capacidad de producir hidrógeno. Sus parámetros de rendimiento en este contexto son comparables a los de los fotocatalizadores establecidos basados en nitruro de carbono y óxidos".del nuevo conjunto de compuestos se sintetizan a partir de hidrazina y una serie de trialdehídos aromáticos. En la estructura resultante, tLas subunidades de trialdehído están unidas por puentes de azina = NN = para formar redes bidimensionales.
Los fotocatalizadores a base de metal a menudo son caros de fabricar y difíciles de modificar. "Pero dado que las propiedades de los COF pueden alterarse de manera fácil y específica, sus características de rendimiento también pueden manipularse a voluntad", dice Frederik Haase, miembro de Bettina Lotsch'sPor lo tanto, proporcionan una combinación de características que los hacen ideales como base para el desarrollo de fotocatalizadores ecológicos y económicos.
Bettina Lotsch resume los resultados del estudio de la siguiente manera: "Ahora hemos demostrado, a nivel molecular, que las propiedades estructurales, morfológicas y optoelectrónicas de los marcos orgánicos covalentes pueden ajustarse con precisión para maximizar su actividad fotocatalítica".los avances realizados por los químicos de la LMU prometen hacer que la energía solar sea aún más atractiva como una fuente futura de energía sostenible.
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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