Voici une autre avancée dans la technologie de purification de l’eau qui permet d’effectuer deux types de photocatalyse simultanément. C’est une nouvelle approche dont on n’a jamais entendu parler dans l’industrie.
Comme dans le cas présent, une équipe de scientifiques de l’EPFL a réussi à mettre au point ce qu’ils appellent un système photocatalytique en utilisant des matériaux abondamment disponibles que l’on trouve dans une catégorie de cadres métal-organique. Dans son état actuel, le système peut être utilisé pour éliminer les polluants dans l’eau tout en produisant de l’hydrogène facilement récupérable – qui peut être utilisé comme carburant et dans de nombreuses autres applications.
La photocatalyse en un clin d’œil
Dans ce cas, et comme son nom l’indique, la photocatalyse, en tant que procédé, utilise un matériau photosensible qui peut être extrait avec de la lumière pour travailler sur l’eau. L’énergie excédentaire est absorbée dans le processus qui déplace les électrons de leur orbite atomique, créant des trous d’électrons.
Pour être précis, l’accent est mis ici sur des trous d’électrons, qui (par souci de clarté) sont les espaces précédemment occupés par les électrons déplacés. La génération de ces trous d’électrons permet ou offre une grande surface de réaction à de nombreux processus énergétiques dépendant de la lumière. Ainsi, dans ce cas, les trous permettent à ces armatures métal-organique (raccourcies en MOFs) d’avoir un impact sur une variété de réactions chimiques.
Pourquoi la catégorie des métaux organiques ?
La raison pour laquelle cette classe de métaux est en train de devenir une plateforme incontournable est que les MOF (pour être précis) se sont avérés très utiles et polyvalents à bien des égards.
Les matériaux de cette catégorie ont démontré des propriétés optiques fascinantes, une porosité élevée, une polyvalence structurelle, une utilité optique étonnante et des propriétés électriques. Ces propriétés, et bien d’autres encore, font des MOFs les candidats de choix pour une variété d’applications principales telles que la capture de gaz, les capteurs, les méthodes de séparation et la photocatalyse.
« Le nouveau système MOF est un système de photocatalyse sans métaux nobles. » On dit aussi que cela nous rapproche encore un peu plus des applications » solaires » réalistes. Comme dans le cas de la combinaison des deux idées (photocatalyse et MOF’s), une équipe de chercheurs de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) du Laboratoire de Simulation Moléculaire, dirigée par Kyriakos Stylianou, a créé un système capable de réaliser deux types différents de photocatalyse en ligne : – nettoyage des contaminants de l’eau et production d’hydrogène.
Cela est rendu possible par le fait que le matériau contient du phosphure de nickel (Ni2P), qui est bon marché et abondamment disponible. Une autre propriété clé du Ni2P est qu’il permet une photocatalyse efficace sous lumière visible normale – ce qui représente environ plus de 44 % du spectre solaire.
Les deux réactions photocatalytiques
Le premier type de réaction implique la production d’hydrogène ou essentiellement la séparation de l’eau. La photocatalyse affecte les liaisons des molécules d’eau en les divisant en ses constituants : deux molécules d’hydrogène et de l’oxygène. En application, l’hydrogène, dans ce cas, peut être utilisé comme carburant pour une variété d’appareils, y compris les navettes spatiales et les satellites.
Le deuxième type de photocatalyse est appelé « dégradation des polluants organiques ». Il s’agit de décomposer les polluants de l’eau dans l’eau. Les chercheurs disent qu’ils ont étudié ce modèle photocatalytique à base de MOF dans le colorant de dégradation rhodamine B (qui est considéré comme toxique) et cela a fonctionné, nettoyant complètement la substance. Une copie de ce travail est publiée dans le dernier numéro de la revue Advanced Functional Material.
En d’autres termes, en utilisant ce concept et ce système, il est possible d’éliminer les polluants de l’eau tout en produisant de l’hydrogène qui peut être utilisé comme carburant de remplacement.
