Fotoelettrodi auto-rigeneranti: riduzione fotochimica dell’acqua mediante luce visibile

Nella ricerca di Gu e colleghi  si mettono in luce le proprietà di un nuovo fotocatalizzatore, un ossido misto policristallino di rodio e rame (CuRhO2); in particolare, viene studiato il suo possibile impiego quale fotocatodo per la generazione di idrogeno a partire dall’acqua e impiegando radiazione visibile. Nel dettaglio, si mette in luce come la posizione della banda di Fermi di tale materiale si trova proprio a cavallo del potenziale redox dell’acqua. Di conseguenza, gli elettroni promossi dalla luce visibile nella banda di conduzione di tale materiale sono sufficientemente energetici per ossidare l’acqua a ossigeno. Inoltre, in condizioni di irraggiamento mediante luce visibile, l’applicazione di un potenziale di soli 0.2 V è in grado di produrre idrogeno dall’acqua, se si ha l’accortezza di operare in una soluzione saturata rispetto all’ossigeno; per contro, la generazione di idrogeno in condizioni anossiche appare poco efficiente. Tale inefficienza è dovuta secondo gli autori alla riduzione del fotocatodo stesso, con formazione di rame metallico. Comunque, e questo è un punto molto importante, in presenza di ossigeno non si osserva formazione di rame metallico, e ciò indica che il catalizzatore si «auto-rigenera» quando è presente dell’aria. Tale proprietà garantisce una produzione stabile di idrogeno con una resa Faradica di circa l’80%.
J. Gu, Y. Yan, J. W. Krizan, Q. D. Gibson, Z. M. Detweiler, R.J. Cava, A. B. Bocarsly, p-Type CuRhO2 as a Self-Healing Photoelectrode for Water Reduction under Visible Light, J. Am. Chem. Soc. 136 (3), 830–833 (2014)

di D. Merli

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