Une équipe de chercheurs allemands a mis au point des supercristaux bimétalliques bidimensionnels aux excellentes propriétés catalytiques. Ils permettent de produire de l'hydrogène par décomposition de l'acide formique, avec des résultats records.
Des scientifiques de l'Université Ludwig Maximilian de Munich (LMU Munich) en Allemagne ont développé une technologie photocatalytique pour la production d'hydrogène basée sur des supercristaux bimétalliques bidimensionnels de plasma.
Les chercheurs ont assemblé des structures plasmoniques en combinant des nanoparticules d'or individuelles (AuNPs) et des nanoparticules de platine (PtNPs).
Le chercheur Emiliano Cortes a déclaré : « La disposition des nanoparticules d'or est extrêmement efficace pour focaliser la lumière incidente et générer de forts champs électriques locaux, appelés points chauds, qui se forment entre les particules d'or. »
Dans la configuration du système proposé, la lumière visible interagit très fortement avec les électrons du métal et les fait vibrer en résonance, ce qui provoque un mouvement collectif et rapide des électrons d'un côté à l'autre de la nanoparticule. Il en résulte la création d'un minuscule aimant que les experts appellent un moment dipolaire.
Il s'agit du produit de la taille de la charge et de la distance entre les centres des charges positives et négatives. Dans ce cas, les nanoparticules captent davantage de lumière solaire et la convertissent en électrons extrêmement énergétiques. Elles contribuent ainsi à réguler les réactions chimiques.
La communauté académique a testé l'efficacité des supercristaux plasmoniques bimétalliques 2D dans la décomposition de l'acide formique.
« La réaction de la sonde a été choisie parce que l'or est moins réactif que le platine et parce qu'il est un vecteur d'H2 neutre en carbone », ont-ils déclaré.
« L’amélioration des performances du platine sous illumination, observée expérimentalement, suggère que l’interaction de la lumière incidente avec le réseau d’or entraîne la formation de platine sous tension », ont-ils déclaré. « De fait, lorsque l’acide formique est utilisé comme vecteur d’H₂, les supercristaux AuPt semblent présenter les meilleures performances plasma. »
Le cristal a présenté un taux de production d'H₂ de 139 mmol par gramme de catalyseur et par heure. L'équipe de recherche a indiqué que ce matériau photocatalytique détient désormais le record mondial de production d'hydrogène par déshydrogénation de l'acide formique sous l'influence de la lumière visible et du rayonnement solaire.
Dans un article intitulé « Supercristaux bimétalliques plasmoniques 2D pour la production d'hydrogène », récemment paru dans la revue Nature Catalice, des scientifiques proposent une solution novatrice. L'équipe est composée de chercheurs de l'Université libre de Berlin, de l'Université de Hambourg et de l'Université de Potsdam.
« En combinant les plasmons et les métaux catalytiques, nous faisons progresser le développement de photocatalyseurs puissants pour des applications industrielles. Il s'agit d'une nouvelle façon d'utiliser la lumière du soleil et elle offre également un potentiel pour d'autres réactions, comme la conversion du dioxyde de carbone en substances utiles », a déclaré Cole Thes.
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