I MOF sono la chiave per nuovi impianti catalitici multifunzione. I risultati dell'Istituto di scienze chimiche e ingegneria dell'EPFL
Idrogeno e acqua pulita, il “miracolo green” del sistema fotocatalitico a base di MOF
(Rinnovabili.it) – Sono chiamati in gergo MOF, acronimo di metal organic frameworks (strutture metallorganiche) e sono la chiave per futuri impianti idrici in grado di ripulire le acque contaminate e produrre idrogeno nello stesso tempo. A regalargli questo doppio ruolo sono stati i ricercatori dell’Istituto di scienze chimiche e ingegneria del Politecnico di Losanna (EPFL), creatori di un nuovo ed efficiente sistema fotocatalitico.
I MOF rappresentano oggi i materiali cristallini più utili e versatili dal punto di vista chimico: la loro particolare struttura gli fornisce, oltre a un’elevata porosità (lo spazio vuoto all’interno del materiale può raggiungere fino al 90% del volume), anche affascinanti proprietà ottiche ed elettroniche. Sono in grado di purificare ed immagazzinare gas, di accelerare le reazioni di catalisi e offrono importanti vantaggi anche nel campo della sensoristica.
Grazie alla loro versatilità d’utilizzo (ma anche di progettazione strutturale), gli scienziati dei materiali stanno testando le strutture metallorganiche in una serie di applicazioni chimiche. Una di queste è la fotocatalisi, un processo in cui un materiale sensibile alla luce viene eccitato dai fotoni luminosi. L’eccesso di energia assorbita disloca gli elettroni dalle loro orbite atomiche, lasciandosi dietro “buchi di elettroni“. La generazione di tali coppie “elettroni-buchi” è un elemento cruciale in qualsiasi processo energetico luce-dipendente e, in questo caso, consente al MOF di influenzare una varietà di reazioni chimiche.
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Un team dell’EPFL, guidato da Kyriakos Stylianou, ha ora sviluppato un sistema fotocatalitico basato sui MOF che può eseguire simultaneamente due tipi di catalisi: la rottura delle molecole d’acqua in ossigeno e idrogeno e la degradazione degli inquinanti. Il materiale testato contiene il fosfuro di nichel (Ni2P), composto abbondante ed economico. Gli scienziati hanno eseguito in sequenza prove di water-splitting e di degradazione degli inquinanti organici in acqua, dimostrando come il sistema fotocatalitico basato sul MOF in Ni2P fosse in grado di integrare la generazione di ‘carburante solare’ alla distruzione della rodamina B (colorante tossico usato per simulare inquinanti) in un singolo processo. in altre parole, ora è possibile utilizzare questo sistema sia per purificare una fonte idrica che per produrre contemporaneamente idrogeno. La ricerca è consultabile qui.
