Shoubhik Das e colegas da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, desenvolveram um fotocatalisador à base de níquel atomicamente disperso (Ni₀,₁₆@f₂-gC₃N₄) que permite a produção fotocatalítica de hidrogênio eficiente e estável diretamente a partir de água do mar ou água pura, sem a necessidade de agentes sacrificiais. Os resultados da pesquisa relacionados foram publicados no Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc.).
Sob irradiação de luz de 390 nm, o catalisador atingiu uma taxa de produção de hidrogênio de 270 μmol/g/h em água pura, com um rendimento de hidrogênio de 119 μmol/g sob luz solar natural. Na água do mar, a taxa de produção de hidrogênio manteve-se em 144 μmol/g/h, demonstrando excelente adaptabilidade ambiental. Técnicas de caracterização, como HAADF-STEM e XAS, confirmaram que o Ni existe na forma atomicamente dispersa. O catalisador manteve alta atividade após operação contínua por 720 horas (incluindo 140 horas de iluminação) e não apresentou declínio significativo no desempenho após 15 ciclos de reutilização. Estudos mecanísticos revelaram que a produção de hidrogênio segue uma via de divisão da água em duas etapas: primeiro, a oxidação da água de dois elétrons gera H₂O₂ como intermediário, seguida pela decomposição de H₂O₂ em O₂ e H₂, com os sítios de Ni promovendo efetivamente a decomposição de H₂O₂.
