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Investigadores de la Universidad de Química y Tecnología de Praga llevaron a cabo una investigación sobre la actividad fotocatalítica del TaS2 apilado en ángulo de torsión.
Con las crecientes demandas de la sociedad moderna, la crisis energética y los problemas medioambientales están actualmente en el punto de mira. El hidrógeno es la principal fuente sostenible de energía renovable y es muy necesario para los sistemas avanzados de conversión de energía. Recientemente, los métodos fotoelectrocatalíticos y fotoelectroquímicos de separación de agua son enfoques eficientes para la generación escalable de hidrógeno.
El concepto de producción de energía inducida por la luz a través de catalizadores semiconductores atrajo muchos esfuerzos de investigación para desarrollar materiales bifuncionales eficientes y de bajo coste para la producción de hidrógeno y la respuesta de detección del medio ambiente. "El rendimiento de estos materiales puede ajustarse al iluminar la luz de varias longitudes de onda. La transferencia de electrones fotoinducida que se produce en el material sensible basado en las nanoplanchas seleccionadas generará una división fotoelectroquímica del agua, por ejemplo, una reacción de evolución del hidrógeno (HER) más rápida o un detector sensible a la luz de banda ancha", afirma la investigadora principal, Evgeniya Kovalska. Y añade: "Esto abrirá nuevos caminos a los materiales emergentes como alternativa más barata y productiva a los métodos más comunes de producción de hidrógeno basados en los combustibles fósiles, así como a los fotodetectores tradicionales".
Los electrodos fotoelectrosensibles de bajo coste y eficaces, como alternativa a los costosos y complejos sistemas rígidos, son todavía una demanda de tecnología fotoresponsable avanzada. En la investigación se demostró la eficacia inducida por la luz de las nanohojas de TaS2 exfoliadas electroquímicamente para la catálisis de generación de hidrógeno y los fotodetectores. La torsión mutua de las escamas de 2H-TaS2 exfoliadas conduce a la redistribución de la densidad de carga inducida por la interacción entre capas de las nanohojas individuales. La irradiación de luz externa sobre la superficie de TaS2 influye en su conductividad haciendo que el material sea viable para la fotoelectrocatálisis y la fotodetección. El fotoelectrocatalizador basado en TaS2 demuestra una elevada actividad en la reacción de evolución del hidrógeno (HER). El fotodetector integrado en TaS2 en el medio ácido representa su respuesta de banda ancha con la mayor fotorresponsabilidad hacia la iluminación de luz de 420 nm. "Este hallazgo abrirá el camino a una nueva realización de TaS2 exfoliado y apilado en ángulo para la electroquímica y la detección fotoinducidas", concluye Kovalska.
Fuentes, créditos y referencias:
Evgeniya Kovalska et al, Photocatalytic activity of twist-angle stacked 2D TaS2, npj 2D Materials and Applications (2021). DOI: 10.1038/s41699-021-00247-8