Resumen de Catalizadores híbridos alternativos para la generación de hidrógeno :: nanopartículas plasmónicas-semiconductores soportadas sobre hidrogeles bio-basados.

Oscar Guillermo Ramírez Contador

• español

  La creciente demanda por nuevas fuentes de energía, con una perspectiva sustentable, ha sido objeto de investigación durante los últimos años. En este contexto, el hidrógeno ha surgido como una alternativa idónea tanto desde un punto de vista energético como medioambiental. Motivo de lo anterior, es que en esta investigación se propone desarrollar nuevos catalizadores y fotocatalizadores híbridos para promover la generación de hidrógeno.

  Los materiales desarrollados en este trabajo se basan en nanopartículas bimetálicas (BNP), compuestas de la combinación de metales nobles (Au y Pt) con metales abundantes en la tierra (Cu, Ni y Ti), donde la combinación de estos metales ha permitido mejorar significativamente el desempeño de los materiales propuestos, debido a la aparición de efectos sinérgicos bimetálicos, así como también de propiedades ópticas aprovechables en catálisis, como lo son las propiedades de absorción de luz ligadas al plasmón de resonancia superficial localizado (LSPR), permitiendo el uso de estos sistemas como catalizadores plasmónicos. Estas BNPs fueron sintetizadas y soportadas sobre hidrogeles bio-basados, formados a partir del entrecruzamiento de biopolímeros abundantes en la naturaleza como quitosano y alginato de sodio.

  Posteriormente, los catalizadores desarrollados en este trabajo fueron evaluados en reacciones de interés tales como: (1) hidrogenación de 4- nitrofenol, (2) generación de hidrógeno a partir de la hidrolisis de borano de amoníaco y (3) descomposición de agua para la producción de hidrógeno. Los sistemas conteniendo BNP demostraron ser altamente eficientes para la llevar a cabo estas reacciones, siendo, además, más eficientes respecto de los sistemas monometálicos, sugiriendo la presencia de efectos sinérgicos en catálisis. Sumado a mejoras en el desempeño de estos materiales al ser irradiados con luz visible, efecto debido a la activación del plasmón de resonancia superficial de las nanopartículas.

• English

  The growing demand for new energy sources with a sustainable perspective has been the subject of research in recent years. In this context, hydrogen has emerged as a suitable alternative both from an energy and environmental standpoint. The reason for this is that this research proposes the development of new hybrid catalysts and photocatalysts to promote hydrogen generation.

  The materials developed in this study are based on bimetallic nanoparticles (BNP), composed of a combination of noble metals (Au and Pt) with earth- abundant metals (Cu, Ni and Ti). The combination of these metals has significantly enhanced the performance of the proposed materials, attributed to the emergence of bimetallic synergistic effects and exploitable optical properties in catalysis, such as light absorption properties linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). This enables the use of these systems as plasmonic catalysts. These BNPs were synthesized and supported on bio-based hydrogels, formed by crosslinking nature-abundant biopolymers such as chitosan and sodium alginate.

  The catalysts developed in this work were evaluated in reactions of interest, including: (1) hydrogenation of 4-nitrophenol, (2) hydrogen generation from the hydrolysis of ammonia borane, and (3) water decomposition for hydrogen production. Systems containing BNP proved to be highly efficient in carrying out these reactions and, furthermore, were more efficient in catalysis. In addition, improvements in the performance of these materials when exposed to visible light were observed, attributed to the activation of the surface plasmon resonance of the nanoparticles