CO 2 riduzione utilizzando un fotocatalizzatore che combina nitruro di carbonio e un ferro compl. Credito:Osamu Ishitani
Un gruppo di ricerca collaborativo internazionale che include il Tokyo Institute of Technology, L'Università PARIS DIDEROT e il CNRS hanno scoperto che la CO 2 viene selettivamente ridotto a CO quando un fotocatalizzatore composto da un materiale semiconduttore organico e un complesso di ferro è esposto alla luce visibile. Hanno chiarito che è possibile convertire la CO 2 , il principale fattore del riscaldamento globale, in una preziosa risorsa di carbonio utilizzando la luce visibile come fonte di energia, anche con un fotocatalizzatore composto solo da elementi comuni.
Negli ultimi anni, tecnologie per ridurre la CO 2 in una risorsa che utilizza complessi metallici e semiconduttori come fotocatalizzatori vengono sviluppati in tutto il mondo. Se questa tecnologia chiamata fotosintesi artificiale può essere applicata, gli scienziati sarebbero in grado di convertire la CO 2 , che è considerato il principale fattore del riscaldamento globale e viene trattato come un cattivo, in una preziosa risorsa di carbonio utilizzando la luce solare come fonte di energia.
Complessi e semiconduttori inorganici contenenti metalli preziosi e rari come rutenio, renio, e tantalio sono stati utilizzati in fotocatalizzatori altamente attivi segnalati finora. Però, considerando l'enorme quantità di CO 2 , c'era la necessità di creare nuovi fotocatalizzatori realizzati solo con elementi ampiamente disponibili sulla Terra.
Professor Osamu Ishitani, Professore Associato Kazuhiko Maeda, e i loro collaboratori riferiscono che fondendo il nitruro di carbonio, un semiconduttore organico, con un complesso di ferro e materiali organici e utilizzandolo come fotocatalizzatore, sono riusciti a trasformare CO 2 in una risorsa ad alta efficienza nella condizione di esposizione alla luce visibile a temperatura e pressione ordinarie.
Combinando il nitruro di carbonio semiconduttore organico, fatto di carbonio e azoto, con un complesso di ferro e usandolo come fotocatalizzatore, hanno scoperto che potevano ridurre l'anidride carbonica (CO 2 ) al monossido di carbonio (CO) ad alta efficienza. Questa reazione fotocatalitica progredisce quando esposta alla luce visibile, che è il componente principale nella banda di lunghezze d'onda della luce solare. Il nitruro di carbonio assorbe la luce visibile e guida la migrazione degli elettroni dall'agente riducente al complesso di ferro, il catalizzatore. Il complesso del ferro usa quegli elettroni per ridurre la CO 2 a CO. Il numero di fatturato, l'efficienza quantistica esterna, e la selettività della CO 2 riduzione—indicatori di prestazione per la formazione di CO—ha raggiunto 155, 4,2%, e il 99%, rispettivamente. Questi valori sono quasi gli stessi di quando vengono utilizzati metalli preziosi o complessi di metalli rari, e circa dieci volte di più rispetto ai fotocatalizzatori riportati finora utilizzando metalli di base o molecole organiche.
Questa ricerca è stata la prima a dimostrare che la CO 2 può essere ridotto a risorsa in modo efficiente utilizzando la luce solare come fonte di energia, anche utilizzando materiali che esistono in abbondanza sulla Terra, come il carbonio, azoto, e ferro. I compiti rimanenti sono migliorare ulteriormente la loro funzione di fotocatalizzatore e riuscire a fonderli con fotocatalizzatori ad ossidazione che possono utilizzare l'acqua, che esiste in abbondanza sulla Terra ed è poco costoso, come agente riducente.
