Notícies

Inici  >  Notícies > A la recerca d'un fotocatalitzador per obtenir hidrogen a partir d'aigua amb...

A la recerca d'un fotocatalitzador per obtenir hidrogen a partir d'aigua amb llum visible

L’objectiu principal de COMPHOCAT ha estat estudiar les propietats del TiO2 a la nanoescala i construir models computacionals que simulin el comportament de les nanopartícules que es faran servir a la pràctica.

L’objectiu principal de COMPHOCAT ha estat estudiar les propietats del TiO2 a la nanoescala i construir models computacionals que simulin el comportament de les nanopartícules que es faran servir a la pràctica.

13/03/2018

Recerca

L’hidrogen és el combustible potencial més net de què podríem disposar; el repte és aconseguir un procediment net que permeti deixar d’usar combustibles fòssils. El projecte COMPHOCAT, liderat pel catedràtic Francesc Illas, director de l'Institut de Recerca de Química Teòrica i Computacional de la Universitat de Barcelona (IQTCUB), ha treballat en la modelització computacional de nanopartícules d’òxid de titani (TiO2) per cercar un catalitzador que, amb llum visible, permeti la divisió de l’aigua per generar hidrogen.

El TiO2 és un material amb propietats úniques de fotocatàlisi i s’està aplicant en moltes àrees tecnològiques. Una de les propietats principals que té és la capacitat de fotocatalitzar el trencament de la molècula d’aigua per obtenir-ne una molècula d’hidrogen i una d’oxigen. L’objectiu principal de COMPHOCAT ha estat estudiar les propietats del TiO2 a la nanoescala i construir models computacionals que simulin el comportament de les nanopartícules que es faran servir a la pràctica.

«Fins ara, no ha estat possible identificar fotocatalitzadors de TiO2 amb activitat a la regió de la llum visible, fet que en limita les aplicacions pràctiques», explica Francesc Illas. «Per aconseguir que un fotocatalitzador sigui pràctic —continua l’investigador— necessitem obtenir llum en el rang ultraviolat, en el qual el TiO2 funciona millor, o bé modificar el compost perquè tingui les mateixes característiques amb llum visible». Segons Illas, la primera opció queda descartada «perquè no es pot recollir llum ultraviolada suficient a partir de la llum solar, ja que l’atmosfera absorbeix la llum d’aquest rang». El segon cas —modificar les nanopartícules de TiO2— és el que s’està estudiant des de l’IQTCUB.

L’equip de recerca liderat per Illas està format pels investigadors de l’IQTCUB Stefan Bromley (ICREA), Francesc Viñes, Kyoung Chul Ko, Ángel Morales, Rosendo Valero i els investigadors en formació Antoni Macià i Oriol Lamiel. Aquests investigadors han creat models realistes de diverses nanopartícules de TiO2 en les quals s’han estudiat les propietats electròniques emprant mètodes basats en la teoria del funcional de la densitat, i han dut a terme càlculs precisos tenint en compte tots els electrons i incloent-hi efectes relativistes. «La geometria de cada partícula ha estat determinada per la minimització de l’energia, una tècnica utilitzada per obtenir la distribució d’àtoms més estable per a una molècula», apunta Illas. Les propietats electròniques s’han estudiat com a funció de la mida i forma de la nanopartícula. «Aquests models de l’estructura del TiO2 han permès construir una base de dades amb nanopartícules candidates amb un espectre d’absorció adient a la finestra de la llum visible», afirma l’investigador de la UB.

El projecte COMPHOCAT s’ha dut a terme gràcies als 52 milions d’hores de càlcul amb la supercomputadora MareNostrum del Barcelona Supercomputing Center (BSCN-CNS) atorgades pel Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE). Per continuar aquesta recerca, la mateixa plataforma PRACE ha atorgat a l’equip d’Illas 40 milions d’hores de càlcul addicionals per al nou projecte EXCIPHOCAT, que permetrà caracteritzar els compostos dissenyats en aquesta primera fase.

 

Articles de referència del projecte COMPHOCAT:
A. Morales-García, O. Lamiel-Garcia, R. Valero i F. Illas. «Properties of single oxygen vacancies on a realistic (TiO2)84 nanoparticle: a challenge for density functionals». The Journal of Physical Chemistry C, gener de 2018. DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b11269

F. Viñes, O. Lamiel-Garcia, F. Illas i S. T. Bromley. «Size dependent structural and polymorphic transitions in ZnO: from nanocluster to bulk». Nanoscale, 2017. Doi: 10.1039/C7NR02818K

O. Lamiel-Garcia, K. C. Ko, J. Y. Lee, S. T. Bromley i F. Illas. «When anatase nanoparticles become bulk-like: properties of realistic TiO2 nanoparticles in the 1-6 nm size range from all electron relativistic density functional theory based calculations». Journal of Chemical  Theory and Computation, 2017. Doi: 10.1021/acs.jctc.7b00085

 

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al flickr de la Universitat de Barcelona
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona