L'industria ha un bisogno sempre più urgente di passare a soluzioni sostenibili, schemi sintetici per accedere a sostanze chimiche ampiamente utilizzate. In tale contesto, è fondamentale elaborare processi di fotocatalisi eterogenei utilizzando prontamente disponibili, catalizzatori privi di metalli.

Il nitruro di carbonio è un nanomateriale a base di carbonio e azoto, in grado di assorbire la luce visibile e di utilizzare l'energia presente nei fotoni per catalizzare reazioni chimiche di interesse industriale. Il nitruro di carbonio è un fotocatalizzatore facile da produrre su larga scala utilizzando ampiamente disponibili, precursori economici. Questo materiale eterogeneo è stabile, robusto e facilmente riciclabile. Inoltre, il nitruro di carbonio potrebbe essere utilizzato per sostituire catalizzatori a base di metalli costosi e potenzialmente tossici.

Uno studio condotto nel laboratorio Carbon Bionanotechnology del CIC biomaGUNE e pubblicato su Progressi scientifici ha determinato quanto sia semplice, le modifiche strutturali post-sintetiche possono influenzare notevolmente l'attività fotocatalitica dei nitruri di carbonio. "Il perfezionamento delle proprietà chimiche e fisiche di questo materiale può conferire al nitruro di carbonio nuove caratteristiche strutturali e quindi modificare la sua attività fotocatalitica, " ha spiegato Maurizio Prato, un professore di Ikerbasque e presidente di AXA. La novità di questo studio risiede nella "valutazione di come le diverse modificazioni post-sintetiche conferiscono diversi, specifiche attività fotocatalitiche dei materiali risultanti in relazione ad un modello di reazione organica."

In particolare, innovativo, sono stati condotti studi meccanicistici relativi all'interazione tra la superficie dei nanomateriali ed i reagenti utilizzati. Questa interazione varia con la modifica post-sintetica, e come risultato, il nitruro di carbonio potrebbe essere selezionato come il più cataliticamente efficace. Inoltre, "la razionalizzazione dei fenomeni chimici che avvengono sulla superficie del materiale si è rivelata un parametro fondamentale per la progettazione di nuovi e più efficienti sistemi catalitici, " Egli ha detto.

Proprio adesso, si sta esplorando l'uso del nitruro di carbonio per la produzione di energie pulite, come la produzione di idrogeno, ossidazione dell'acqua in ossigeno e trasformazione dell'anidride carbonica in composti organici di rilevanza industriale. "Nel nostro studio, è stata sviluppata una reazione organica per sintetizzare molecole ad alto contenuto di fluoro, che è utile nel settore farmaceutico, agroalimentare e scienze dei materiali, " ha detto Prato. La reazione studiata è stata effettuata anche alla luce del sole "e ha funzionato molto bene".

Prato dice, "Il nostro studio potrebbe essere un punto di partenza per stabilire un nuovo approccio nello sviluppo di fotocatalizzatori eterogenei e per gettare le basi per un nuovo approccio nell'ingegneria di questi materiali rispetto ad applicazioni specifiche".