Ao longo dos últimos 20 anos, a produção de hidrogênio verde utilizando a luz solar tem atraído considerável atenção como um caminho crucial para um futuro com baixas emissões de carbono. Dentre os inúmeros métodos de produção de hidrogênio movidos a energia solar, a fotocatálise tem despertado grande interesse devido à sua simplicidade, baixo custo e facilidade de produção em larga escala.
Recentemente, um novo estudo publicado na revista *Chemical Engineering* propõe a construção de heteroestruturas epitaxiais bidimensionais/bidimensionais com ligações químicas, que combinam dois semicondutores com posições de bandgap adequadas, permitindo a transferência direta de carga do tipo Z e abordando eficazmente diversos desafios da fotocatálise. Esta pesquisa empregou um método de química topológica hidrotérmica, utilizando precursores em forma de folha de Bi₄Ti₃O₁₂ e SrCl₂·6H₂O como matérias-primas. A reação foi realizada em um reator, controlando com sucesso e precisão a rugosidade da superfície e o desempenho fotocatalítico das nanoestruturas epitaxiais 2D/2D de SrTiO₃/Bi₄Ti₃O₁₂.
Essas nanoestruturas exibem vantagens significativas, incluindo menores taxas de recombinação, taxas de transferência de carga interfacial e superficial mais rápidas e manutenção de altas capacidades redox. A atividade fotocatalítica das nanoestruturas rugosas e com alta área superficial específica foi significativamente aprimorada, graças ao seu maior número de sítios ativos. O estudo também constatou que a precipitação de H₂ estava intimamente relacionada às nanoestruturas mais rugosas, atingindo uma taxa de geração de H₂ de até 2950 × g⁻¹ × h⁻¹, superando em muito o efeito da simples formação de heterojunções. Isso indica que uma maior área superficial específica e um maior número de sítios ativos desempenham um papel crucial na melhoria da atividade fotocatalítica.
“Esses resultados destacam a importância de uma compreensão detalhada e do domínio do processo de síntese para a preparação de qualquer material funcional nanoestruturado. A formação de nanoestruturas bidimensionais/bidimensionais demonstra a viabilidade do desenvolvimento de nanoestruturas bidimensionais, melhora a eficiência quântica e representa um novo avanço na fotocatálise da quebra da água”, disse o coautor correspondente Jeffrey CS Wu, Professor Emérito do Departamento de Engenharia Química da Universidade Nacional de Taiwan.
