Shoubhik Das y sus colegas de la Universidad de Bayreuth en Alemania han desarrollado un fotocatalizador de níquel disperso atómicamente (Ni₀.₁₆@f₂-gC₃N₄) que permite una producción fotocatalítica de hidrógeno eficiente y estable directamente a partir de agua de mar o agua pura sin necesidad de agentes sacrificios. Los hallazgos de investigación relacionados se publicaron en el Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc.).
Bajo irradiación de luz de 390 nm, el catalizador logró una tasa de producción de hidrógeno de 270 μmol/g/h en agua pura, con un rendimiento de hidrógeno de 119 μmol/g bajo luz solar natural. En agua de mar, la tasa de producción de hidrógeno se mantuvo en 144 μmol/g/h, demostrando una excelente adaptabilidad ambiental. Técnicas de caracterización como HAADF-STEM y XAS confirmaron que el Ni existe en forma dispersa atómicamente. El catalizador mantuvo una alta actividad después de operar continuamente durante 720 horas (incluyendo 140 horas de iluminación) y no mostró una disminución significativa en el rendimiento después de 15 ciclos de reutilización. Los estudios mecanísticos revelaron que la producción de hidrógeno sigue una vía de división del agua en dos pasos: primero, la oxidación del agua de dos electrones genera H₂O₂ como intermedio, seguido de la descomposición de H₂O₂ en O₂ e H₂, con los sitios de Ni promoviendo efectivamente la descomposición de H₂O₂.
