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Materiales híbridos metal-orgánico tipo MOF como fotocatalizadores heterogéneos para la reducción de CO2 y generación de H2 empleando H2O

XVIII Concurso Nacional para la Adjudicación de Ayudas a la Investigación en Ciencias de la Vida y de la Materia

Energía renovable: materiales y procesos

Investigador Principal: Sergio Navalón Oltra

Centro de investigación o Institución: Departamento de Química. Universidad Politécnica de Valencia

Sinopsis

AActualmente hay un creciente interés en el desarrollo de fuentes de energía sostenibles y alternativas al uso tradicional de los combustibles fósiles. En este contexto, el principal desafío de este proyecto es el uso de materiales híbridos metal-orgánico tipo MOF (MOF de sus siglas en inglés Metal-Organic Framework) como fotocatalizadores para la producción de combustibles solares derivados del CO₂ y del H₂O. Según el cronograma del proyecto, durante este tercer año se han preparado una serie de materiales basados en el UiO-66(Zr) modificados con cerio y/o titanio en los nodos metálicos.

Entre los resultados obtenidos cabe destacar el empleo de MOFs como fotocatalizadores eficientes para llevar a cabo la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno empleando luz visible como fuente de energía. En concreto, la presencia de iones de cerio y titanio en el material UiO-66(Zr) favorece la actividad fotocatalítica del proceso un hecho que se puede explicar por el aumento del tiempo de vida de separación de cargas durante la fotoexcitación del MOF tal y como se deriva de medidas de fotólisis por destello láser. Durante este año también se han preparado materiales UiO-67(Zr) conteniendo en su estructura un complejo de rutenio como ligando orgánico y átomos de titanio o cerio en los nodos metálicos. Experimentos fotocatalíticos preliminares demuestran la mejora de actividad fotocatalítica bajo irradiación con luz visible. Además de los materiales UiO-66/67, MOFs de titanio incluyendo al MIL-125(Ti)-NH₂ se han modificado con distintos co-catalizadores. Los MOFs de titanio conteniendo nanopartículas de RuO_xhan sido los más eficientes para promover la reacción de metanación del CO₂ bajo irradiación con luz visible.