Nanoparticules d'or en forme d'étoile, revêtu d'un semi-conducteur, peut produire de l'hydrogène à partir de l'eau plus de quatre fois plus efficacement que d'autres méthodes, ouvrant la porte à un meilleur stockage de l'énergie solaire et à d'autres avancées qui pourraient stimuler l'utilisation des énergies renouvelables et lutter contre le changement climatique, selon les chercheurs de l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick.

"Au lieu d'utiliser la lumière ultraviolette, qui est la pratique courante, nous avons exploité l'énergie de la lumière visible et infrarouge pour exciter les électrons dans les nanoparticules d'or, " a déclaré Laura Fabris, professeur agrégé au Département de science et génie des matériaux de la Faculté de génie qui a dirigé les travaux avec Fuat Celik, professeur adjoint au Département de génie chimique et biochimique. "Les électrons excités dans le métal peuvent être transférés plus efficacement dans le semi-conducteur, qui catalyse la réaction."

Les chercheurs, dont l'étude a été publiée en ligne aujourd'hui dans la revue Chimie , axé sur la photocatalyse, ce qui signifie généralement exploiter la lumière du soleil pour faire des réactions plus rapides ou moins chères.

Le dioxyde de titane éclairé par la lumière ultraviolette est souvent utilisé comme catalyseur, mais l'utilisation de la lumière ultraviolette est inefficace.

Dans l'étude, Les chercheurs de Rutgers ont exploité la lumière visible et infrarouge qui a permis aux nanoparticules d'or de l'absorber plus rapidement, puis de transférer une partie des électrons générés à la suite de l'absorption de la lumière vers des matériaux proches comme le dioxyde de titane.

Les ingénieurs ont recouvert des nanoparticules d'or avec du dioxyde de titane et ont exposé le matériau aux UV, visible, et la lumière infrarouge et étudié comment les électrons sautent de l'or au matériau. Les chercheurs ont découvert que les électrons, qui déclenchent des réactions, produit de l'hydrogène à partir de l'eau plus de quatre fois plus efficacement que les efforts précédents ne l'ont démontré. L'hydrogène peut être utilisé pour stocker l'énergie solaire, puis brûlé pour produire de l'énergie lorsque le soleil ne brille pas.

"Nos résultats exceptionnels étaient toujours aussi clairs, " a déclaré Fabris. "Nous avons également pu utiliser la synthèse à très basse température pour enrober ces particules d'or de titane cristallin. Je pense à la fois du point de vue des matériaux et du point de vue de la catalyse, ce travail était très excitant tout du long. Et nous avons eu beaucoup de chance que nos doctorants, Supriya Atta et Ashley Pennington, étaient aussi excités à ce sujet que nous l'étions."

"C'était notre première incursion, " elle a ajouté, "mais une fois que nous comprenons le matériau et comment il fonctionne, nous pouvons concevoir des matériaux pour des applications dans différents domaines, comme les semi-conducteurs, les industries solaires ou chimiques ou la conversion du dioxyde de carbone en quelque chose que nous pouvons utiliser. À l'avenir, nous pourrions considérablement élargir les façons dont nous profitons de la lumière du soleil."