Gran Potencial de Nanotubos y Nanovarillas Como Catalizadores y Filtros Solares

Científicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven han desarrollado nuevas maneras de fabricar o modificar nanovarillas y nanotubos, de óxido de titanio, un material utilizado en una amplia variedad de aplicaciones industriales y médicas. Los métodos, así como nuevos materiales basados en el óxido de titanio, pueden conducir a catalizadores mejorados para la producción de hidrógeno, células solares más eficientes, y filtros solares con mayor capacidad de protección.

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En la primera parte de su estudio, los científicos reforzaron la capacidad del óxido de titanio para absorber la luz.

"La capacidad del dióxido del titanio para absorber la luz es una de las principales razones por las que es tan útil en aplicaciones industriales y médicas", explica Wei-Qiang Han, científico del Centro para los Nanomateriales Funcionales (CFN, por sus siglas en inglés) de Brookhaven y autor principal en las dos partes del estudio. Se utiliza como fotocatalizador para convertir la luz solar en electricidad en células solares, y también tiene aplicaciones en la producción de hidrógeno, en sensores de gas, en baterías y en el empleo de la luz solar para degradar algunos contaminantes medioambientales. También es un ingrediente común en los filtros solares.

Muchos científicos han explorado formas de mejorar la capacidad del óxido de titanio para absorber luz, por ejemplo, "dopando" el material con metales agregados. Han y sus colaboradores adoptaron un nuevo enfoque. Ellos reforzaron esa capacidad del material simplemente introduciendo nanocavidades dentro de las varillas sólidas de óxido de titanio de 100 nanómetros de diámetro.

Las nanovarillas resultantes de óxido de titanio, llenas de nanocavidades, eran un 25 por ciento más eficientes para absorber ciertas longitudes de onda de radiación solar, en las franjas ultravioleta A (UVA) y ultravioleta B (UVB), que las de óxido de titanio sin nanocavidades.

Las nanovarillas llenas de cavidades también podrían mejorar la eficiencia de las células solares fotovoltaicas y utilizarse como catalizadores para descomponer el agua y también en las reacciones para producir gas hidrógeno puro a partir de monóxido de carbono y agua.

Han y sus colaboradores han desarrollado asimismo un nuevo método de síntesis para fabricar nanotubos de titanato dopados con hierro, tubos huecos de aproximadamente 10 nanómetros de diámetro y hasta un micrómetro de largo. Estos experimentos también tuvieron como objetivo mejorar la fotorreactividad del material.

Aunque la actividad de los nanotubos dopados con hierro no era tan buena como la de los de óxido de titanio complementado con metales como el platino y el paladio, la actividad observada es notable, considerando que el hierro es un metal mucho menos caro.

Los científicos observaron interesantes propiedades magnéticas en los nanotubos dopados con hierro, y en el futuro llevarán a cabo estudios dirigidos a explorar este fenómeno.