Un nuevo paso hacia la fotosíntesis artificial

Este proceso conseguiriía una reducción electroquímica del dióxido de carbono en combustibles verdes. Sin embargo, el reto está aún en encontrar un catalizador, es decir, un compuesto que acelere la reacción química, que sea altamente selectivo y eficaz. El objetivo está, sin embargo, más cerca gracias a los nuevos resultados obtenidos por investigadores del Berkeley Lab, en Estados Unidos, y publicados en Nature Communications.

Peidong Yang, químico en el Departamento de Ciencia de Materiales del laboratorio californiano, ha dirigido un estudio en el que utilizaron nanopartículas que en lugar de un metal, empleaba una aleación de dos metales (oro y cobre) como catalizador para reducir el dióxido de carbono.

Yang, quien es una autoridad mundial en el estudio de fenómenos de nanopartículas, apunta que "actuando sinérgicamente, los efectos electrónicos y geométricos", de ambos metales, "dictan la fuerza de unión para los intermediarios de la reacción y, por consiguiente, la selectividad catalítica y la eficiencia en la reducción electroquímica del dióxido de carbono".

Dos metales en lugar de uno

"Mediante la aleación, creemos que podemos ajustar la fuerza de unión de los compuestos intermedios para mejorar la cinética de reacción para la reducción de dióxido de carbono", dice Yang. Además, dado que tanto las nanopartículas como los catalizadores tienen una alta ratio de superficie respecto al volumen y de superficie respecto a masa, resultan ventajosas para lograr una elevada actividad catalítica.

Para este nuevo estudio, las nanopartículas bimetálicas con diferentes composiciones de oro-cobre estaban reunidas en monocapas ordenadas. "Las monocapas ordenadas sirven como una plataforma que nos permite comprender mejor la actividad catalítica en la reducción del dióxido de carbono", dice Yang, quien junto a sus colegas han observado que, si la reacción funciona con la dupla oro-cobre, bien podría funcionar con otros catalizadores.

"Esperamos que los efectos que observamos sean universales para una amplia gama de catalizadores, como es evidente en otras áreas de la catálisis, como las reacciones de evolución del hidrógeno y de reducción del oxígeno", dice Dohyung Kim, miembro del grupo de Yang y colaborador en este estudio.

Conocer la influencia de los efectos electrónicos y geométricos hará que sea posible predecir el rendimiento de un catalizador. "Mi grupo está utilizando los conocimientos obtenidos en este estudio para diseñar los catalizadores de reducción de CO2 de la próxima generación", dice Yang.