La nanochimie rencontre les macrostructures :des scientifiques chinois rapportent la synthèse d'un aérogel macroscopique à partir de nanomatériaux de carbonitrure qui est un excellent catalyseur pour la réaction de séparation de l'eau sous irradiation de lumière visible. L'étude publiée dans la revue Angewandte Chemie ajoute de nouvelles opportunités aux propriétés matérielles des carbonitrures dérivés de la mélamine.

La mélamine peut être polymérisée avec du formaldéhyde pour donner une résine très durable et légère, mais il peut également se condenser pour former des nanostructures de matériaux de carbonitrure. Ces assemblages constitués de carbone et d'azote combinent le réseau électroniquement actif en nid d'abeille du graphène avec une fonctionnalité supplémentaire de l'azote. La recherche de moyens d'assembler ces nanostructures en une architecture macroscopique stable, Xinchen Wang et son équipe de l'Université de Fuzhou en Chine ont maintenant préparé un matériau léger catalytiquement très actif et stable, qui sert bien à la photosynthèse artificielle et offre des propriétés structurales et électroniques très intéressantes.

Les aérogels sont des gels mais sans eau - jusqu'à quatre-vingt-dix-neuf pour cent de leur structure est de l'air. Cette porosité leur confère une immense surface idéale pour une application catalytique ou sensorielle. Comme les carbonitrures sont des matériaux avec des propriétés très intéressantes de nanostructure et de type graphène mais une fonctionnalité azotée, on a longtemps cherché à les réunir dans un assemblage macroscopique contrôlé. "Comme le CN est riche en groupes azotés, on s'attend à ce que CN puisse avoir des comportements d'assemblage intéressants comme des protéines ou des peptides dans les systèmes biologiques, ", ont déclaré les auteurs.

La surface accrue et le nombre plus élevé de sites catalytiques feraient de ces aérogels des matériaux macroscopiques hautement fonctionnels. N'employant que des forces physiques interparticulaires intrinsèques aux nanoparticules, les scientifiques ont préparé l'aérogel en faisant une solution aqueuse colloïdale de nanoparticules de carbonitrure pour se déposer d'abord dans un hydrogel, puis le convertir en un aérogel stable par une technologie de lyophilisation conventionnelle. "Cette méthode a plusieurs avantages, y compris l'évolutivité pour la production de masse et à faible coût, " ont déclaré les auteurs. En combinaison avec un co-catalyseur de platine, l'aérogel était un bien meilleur photocatalyseur pour le dégagement d'hydrogène que le carbonitrure en vrac, et du peroxyde d'hydrogène a été généré à partir d'eau pure sous irradiation à la lumière visible lorsque le carbonitrure en vrac a échoué.

Ainsi, en unissant les forces des caractéristiques chimiques et physiques de la nano- à la macro-échelle, ils ont créé un nouveau matériau léger avec d'excellentes perspectives catalytiques. Cette application prometteuse des blocs de construction en mélamine ouvre la voie à de nouveaux matériaux, et est loin de la production de masse bien établie de la lumière et durable, mais pas si thermostable que la vaisselle en plastique mélaminé.