La nanochimica incontra le macrostrutture:gli scienziati cinesi segnalano la sintesi di un aerogel macroscopico da nanomateriali di carbonitruro che è un eccellente catalizzatore per la reazione di scissione dell'acqua sotto irraggiamento della luce visibile. Lo studio pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie aggiunge nuove opportunità alle proprietà del materiale dei carbonitruri derivati ​​dalla melamina.

La melamina può essere polimerizzata con formaldeide per dare una resina altamente resistente e leggera, ma può anche condensarsi per formare nanostrutture di materiali di carbonitruro. Questi assemblaggi fatti di carbonio e azoto combinano la rete elettronicamente attiva del grafene a nido d'ape con alcune funzionalità extra dell'azoto. Alla ricerca di modi per assemblare queste nanostrutture in un'architettura macroscopica stabile, Xinchen Wang e il suo team della Fuzhou University in Cina hanno ora preparato un materiale leggero cataliticamente altamente attivo e stabile, che serve bene nella fotosintesi artificiale e offre proprietà strutturali ed elettroniche molto interessanti.

Gli aerogel sono gel ma senza acqua:fino al novantanove percento della loro struttura è aria. Questa porosità conferisce loro un'enorme superficie ideale per l'applicazione catalitica o sensoriale. Poiché i carbonitruri sono materiali con nanostruttura molto interessante e proprietà simili al grafene ma con funzionalità dell'azoto, si è cercato a lungo di portarli in un assemblaggio macroscopico controllato. "Poiché CN è ricco di gruppi contenenti azoto, ci si aspetta che CN possa avere interessanti comportamenti di assemblaggio come proteine ​​o peptidi nei sistemi biologici, " hanno detto gli autori.

L'area superficiale migliorata e il maggior numero di siti catalitici renderebbero questi aerogel dei materiali macroscopici altamente funzionali. Impiegando solo forze interparticellari fisiche intrinseche alle nanoparticelle, gli scienziati hanno preparato l'aerogel facendo una soluzione acquosa colloidale di nanoparticelle di carbonitruro per depositarsi prima in un idrogel, quindi convertendolo in un aerogel stabile mediante una tecnologia di liofilizzazione convenzionale. "Questo metodo ha diversi vantaggi, compresa la scalabilità per la produzione di massa e il basso costo, " hanno detto gli autori. In combinazione con un co-catalizzatore di platino, l'aerogel era un fotocatalizzatore molto migliore per l'evoluzione dell'idrogeno rispetto al carbonitruro sfuso, e il perossido di idrogeno è stato generato dall'acqua pura sotto l'irradiazione della luce visibile quando il carbonitruro di massa ha fallito.

Così, unendo le forze delle caratteristiche chimiche e fisiche dalla nano- alla macroscala, hanno creato un nuovo materiale leggero con ottime prospettive catalitiche. Questa promettente applicazione dei mattoni in melamina indica la strada verso nuovi materiali, ed è lontano dalla produzione di massa consolidata del leggero e durevole, ma non così piatti di plastica melaminica termostabile.