Uma equipe de pesquisa do Centro Espanhol de Bioquímica e Materiais Moleculares desenvolveu com sucesso um novo catalisador capaz de alternar entre a produção de hidrogênio e oxigênio por meio da eletrólise da água, modulando sua estrutura molecular. Este trabalho, publicado na revista Advanced Materials, apresenta uma nova abordagem para substituir catalisadores de metais preciosos por materiais abundantes na Terra. Sob condições de forte acidez (H₂SO₄ 1 mol/L pré-desgaseificado), o catalisador híbrido de vanádio e carbono POM exibe desempenho bifuncional na eletrólise da água. Este catalisador contém cátions não inertes e seu desempenho depende de sua interação com nanotubos de carbono (CNTs).
No núcleo deste catalisador comutável molecularmente está um material híbrido composto por aglomerados de vanádio e cátions orgânicos. A pesquisadora principal, María Giménez-López, explicou: "A chave não são os aglomerados metálicos em si, mas o arranjo dos cátions orgânicos circundantes." Quando esse material é misturado fisicamente com nanotubos de carbono, os cátions ficam retidos dentro da estrutura, e o material tende a catalisar a produção de oxigênio. Quando montado de uma maneira específica, os cátions são liberados para a superfície, atuando como um captador de prótons, transformando assim o mesmo material em um catalisador altamente eficiente para a produção de hidrogênio.
Essa mudança funcional resulta da modulação da estrutura supramolecular do conjunto molecular, e não da alteração de sua composição química. Dados de testes eletroquímicos mostram que o desempenho do material na configuração produtora de oxigênio é comparável ao de catalisadores comerciais de irídio, enquanto sua eficiência na configuração produtora de hidrogênio se aproxima da de catalisadores de platina.
Este estudo confirma que programar a reatividade de catalisadores moleculares controlando sua montagem é uma abordagem viável. Giménez-López resumiu: "Este trabalho demonstra que a comutação catalítica é topológica e microambiental, e não composicional." A descoberta desse catalisador comutável molecularmente não apenas fornece um material promissor para eletrolisadores sustentáveis, mas também abre um novo paradigma para o desenvolvimento de materiais catalíticos multifuncionais baseados em metais não preciosos.
