Átomo único (Pd/Pt) apoyado en nitruro de carbono grafítico como un fotocatalizador eficiente para la reducción de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• La conversión de energía solar en combustibles es crucial para el almacenamiento de energía y el equilibrio de carbono.
• La reducción fotocatalítica del dióxido de carbono (CO2) ofrece una vía sostenible para los combustibles de hidrocarburos.
• El nitruro de carbono grafítico (g-C3N4) es un material prometedor para la fotocatálisis.

Objetivo del estudio:

• Investigar los átomos individuales de paladio (Pd) y platino (Pt) apoyados en g-C3N4 como nuevos fotocatalizadores para la reducción de CO2.
• Determinar la actividad catalítica y los productos preferidos de reducción de CO2 utilizando Pd/g-C3N4 y Pt/g-C3N4.
• Explorar el papel de g-C3N4 en el suministro de hidrógeno (H*) para la reacción de reducción de CO2.

Principales métodos:

• Se emplearon cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para estudiar los mecanismos fotocatalíticos.
• Se analizaron las propiedades electrónicas y estructurales de Pd/g-C3N4 y Pt/g-C3N4.
• Se calcularon las vías de reacción y las barreras energéticas para la reducción de CO2.

Principales resultados:

• Los átomos Pd y Pt individuales en g-C3N4 actúan como sitios activos para la reducción de CO2.
• Pd/g-C3N4 reduce preferentemente el CO2 a ácido fórmico (HCOOH) con una barrera de baja energía (0,66 eV).
• Pt/g-C3N4 favorece la reducción de CO2 a metano (CH4) con una barrera de energía más alta (1,16 eV).
• Los fotocatalizadores exhiben una mayor absorción de luz visible en comparación con el g-C3N4 prístino.

Conclusiones:

• Los catalizadores monoatómicos (Pd/g-C3N4 y Pt/g-C3N4) son muy eficaces para la reducción de CO2 impulsada por la energía solar.
• La elección del átomo de metal influye en la selectividad del producto (HCOOH frente a CH4).
• Estos hallazgos presentan una nueva estrategia para la conversión de CO2 en combustibles valiosos, contribuyendo a los avances de las energías renovables.