Hidrógeno (H2) para su uso como combustible limpio es un esfuerzo importante para combatir el cambio climático. Investigadores de la Universidad de Tohoku y la Universidad de Ciencias de Tokio han logrado optimizar la actividad catalítica de esta reacción. Los investigadores establecieron un método de síntesis que puede controlar la estructura superficial de pequeñas partículas metálicas con un diámetro de aproximadamente 1 nm.
Los resultados fueron publicados Revista de la Sociedad Química Estadounidense El 25 de octubre de 2024.
El hidrógeno es una alternativa respetuosa con el medio ambiente a otras fuentes de energía como los combustibles fósiles. Una forma de extraer hidrógeno del agua se llama reacción de evolución de hidrógeno (HER): una reacción impulsada eléctricamente que normalmente utiliza un electrocatalizador para reducir la energía de activación (y así hacer que la reacción sea más eficiente). Sin embargo, la desventaja es que actualmente requiere metales raros y caros, como el platino.
Para hacer del combustible de hidrógeno una opción más viable y asequible, los investigadores analizaron metales baratos. Para lograrlo, combinaron oro (Au) con platino (Pt) para formar un nanocluster metálico compuesto (NC). Como el oro no es tan raro ni tan caro como el platino, esta aleación reduce el coste de producción de hidrógeno.
Este estudio investigó nanoclusters (NC) de AuPt con dos estructuras geométricas y electrónicas novedosas. “En comparación con las AuPt NC convencionales, estas estructuras contenían menos ligandos voluminosos, lo que se esperaba que facilitara el acceso al sitio activo y mejorara la actividad catalítica”, comentó el profesor Yuichi Negishi (Universidad de Tohoku), que lleva un tiempo analizando cómo mejorar estas respuestas. Obtuvimos una pista de nuestro estudio anterior en el que la longitud del ligando tuvo un efecto significativo en su actividad”.
Al probar sus NC de AuPt recién sintetizadas, descubrieron que lograban una actividad catalítica para HER 3,5 y 4,9 veces mayor que los catalizadores de aleación de AuPt convencionales.
Esta investigación ha mostrado una forma de controlar con precisión la estructura superficial de agregados metálicos ultrafinos. También puede tener aplicaciones catalíticas alternativas, como reacciones de reducción de dióxido de carbono, oxidación de monóxido de carbono, oxidación de alcohol y reducción de oxígeno. El descubrimiento podría estimular el desarrollo de nuevos materiales activos y acercarnos a un mundo en el que funcionemos con hidrógeno limpio en lugar de gasolina.
