MESSINA – Un gruppo di ricerca dell’Università di Messina, in collaborazione con l’Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr di Messina e l’Università di Zurigo, ha dimostrato che l’efficienza nella produzione di idrogeno verde tramite fotocatalisi dipende anche dalla disposizione dei legami idrogeno tra le molecole d’acqua in prossimità della superficie del fotocatalizzatore. Questo lavoro, pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Journal of the American Chemical Society, offre una comprensione più profonda dei processi di attivazione fotocatalitica e apre nuove prospettive nella progettazione di materiali fotocatalitici più efficienti per la produzione di idrogeno verde.
Lo studio, condotto su biossido di titanio (TiO2) puro e drogato con atomo di boro, ha rilevato un tasso di produzione di idrogeno più elevato nel campione drogato. Utilizzando tecniche di spettroscopia IR e simulazioni avanzate, è stato osservato che in prossimità della superficie di TiO2 contenente atomi di boro, le molecole d’acqua si riorganizzano preferibilmente in catene lineari di dimeri, mentre una rete di strutture prevalentemente tetraedriche definisce l’arrangiamento delle molecole di acqua nel sistema in cui il boro è assente. L’organizzazione delle molecole d’acqua in cluster di dimeri è dovuta al carattere idrofobico del fotocatalizzatore drogato, indotto dall’assenza di campi elettrici locali rispetto alla controparte non drogata.
Questi fattori risultano determinanti nel favorire il trasferimento delle cariche all’interfaccia fotocatalizzatore/acqua e quindi nell’aumentare l’efficienza di produzione di idrogeno. Questo lavoro, coordinato dai proff. Giovanna D’Angelo, Gabriele Centi e Siglinda Perathoner dell’Università di Messina, con il contributo del dott. Giuseppe Cassone del Cnr di Messina e del Dott. Fabrizio Creazzo dell’Università di Zurigo, descrive i risultati della tesi di dottorato della messinese Rosaria Verduci. Nello scenario europeo di un’economia globale a zero emissioni di carbonio entro il 2050, questi risultati sono fondamentali per lo sviluppo di sistemi fotocatalitici innovativi e più efficienti per la produzione di idrogeno che favoriscono la transizione verso un sistema energetico più pulito e rispettoso dell’ambiente