Un nouveau photocatalyseur MOF capable d’absorber 43% du spectre de la lumière solaire

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Argentine | Science de la matière : matériaux, physique, chimie, optique
22 août 2016

Des chercheurs du CONICET synthétisent une nouvelle classe de MOF capable d’absorber, au-delà de l’UV, dans le visible. Cette maximisation de l’absorption de la lumière permet une valorisation de 43% de l’énergie solaire. Ces matériaux aux propriétés de photocatalyseurs ont des atouts pour une production à échelle industrielle.

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Manuela KIm, Eugenio Otal e Ismael Fabregas - Crédits : CONICET Fotografía. Verónica Tello

Des chercheurs argentins, physiciens et chimistes du Conseil national de recherches scientifiques et techniques (Conicet) et du Conseil dans l’unité de recherche et développement stratégique de défense (Citedef), en partenariat avec des pairs de laboratoires américain, espagnol et suisse, ont développé une nouvelle famille de MOF (réseaux métallo-organiques).

Ces composés solides nanométriques semi-conducteurs sont constitués d’ions métalliques (« clusters ») reliés entre eux par des groupes organiques. Leur structure hybride et régulière confère un fort caractère modulaire aux MOF. Et, leur forte porosité en fait de bons catalyseurs.
« L’ajout de fonctions organiques ciblées au MOF-UiO-66- NH2, nous a permis d’obtenir un composé coloré ayant une activité photocatalytique proche de celle du dioxyde de titane (le catalyseur le plus efficace à ce jour) » explique Eugenio Otal (premier auteur de l’article).

La réaction catalysée par ces MOF (associés à un capteur de lumière solaire) est la transformation de l’énergie solaire en énergie chimique ou électrique (équivalente au processus de photosynthèse).
La principale différence avec les photocatalyseurs déjà connus réside dans le fait que ces MOF maximisent l’absorption de la lumière solaire : en plus de la lumière ultraviolette, ils absorbent dans le visible. Le taux d’absorption passe ainsi de 4 à 43% du spectre solaire.

Diverses applications sont envisagées pour exploiter l’efficacité de cette nouvelle famille de MOF : dépollution de l’eau, inclusion dans les panneaux photovoltaïques, production d’énergie propre (production d’hydrogène par rupture des molécules d’eau).

Le faible coût des matières premières employées pour leur synthèse et leur stabilité élevée (synthétisés en milieu aqueux, ils ont une durée de vie supérieure à de nombreux produits organiques sensibles à l’humidité), conjugués à l’exploitation d’une ressource gratuite (lumière solaire), sont autant d’atouts pour produire ces nouveaux MOF à échelle industrielle.
Ceci permettrait un transfert de technologie de la sphère académique des nanotechnologies à la sphère économique ; l’innovation profitant alors à l’ensemble de la société.

En savoir plus :
http://www.cnrs.fr/lettre-innovation/actus.php?numero=133
Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Chemical Communications de la British Society of Chemistry http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/cc/c6cc02319c#!divAbstract

Sources :
“Descubren materiales que optimizan la utilización de la energía solar _ Más provecho de la luz del sol” ; Página 12, 20/06/2016 - http://www.pagina12.com.ar/diario/sociedad/3-302177-2016-06-20.html
“Un impulso a las energías renovables », Communiqué de presse du Conicet, 10/06/2016 - http://www.conicet.gov.ar/un-impulso-a-las-energias-renovables/

Rédactrice : Marie Salvan, marie.salvan[at]diplomatie.gouv.fr - http://ifargentine.com.ar/fr/ciencia/

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