La fotosíntesis artificial, que aprovecha la energía solar para la producción de combustible químico, se ha convertido en una estrategia prometedora dentro de los sistemas de energía renovable, que ofrece un camino verde y sostenible hacia un futuro con bajas emisiones de carbono 1,2. A pesar del importante interés académico e industrial en la evolución del hidrógeno (H2) impulsado por la energía solar a través de la división del agua para la producción de hidrógeno verde, su implementación práctica sigue estando limitada por desafíos clave, incluidos los altos sobrepotenciales, la rápida recombinación de portadores de carga fotogenerados y la cinética lenta de la semirreacción oxidativa3. En este contexto, la reacción dual fotorredox, que involucra la evolución del hidrógeno y la oxidación del alcohol bencílico (BA), ha ganado atención recientemente como un enfoque prometedor para la utilización efectiva de portadores de carga fotoinducidos 4,5,6. En este sistema, los protones se reducen para generar combustible limpio de H2, mientras que el BA se oxida selectivamente para producir el producto de valor agregado benzaldehído (BAD)7,8. En consecuencia, el desarrollo de un fotocatalizador heterogéneo bifuncional eficiente capaz de facilitar simultáneamente el consumo de electrones y huecos fotogenerados es fundamental para realizar un sistema de acoplamiento fotorredox cooperativo de alto rendimiento 9,10,11,12.
Los semiconductores de sulfuro metálico, en particular las soluciones sólidas ternarias de sulfuro de zinc y cadmio (ZnCdS), se han estudiado ampliamente para aplicaciones fotocatalíticas debido a su brecha de banda sintonizable y posiciones de borde de banda, fuerte absorción de luz visible y alta resistencia a la fotocorrosión13,14. En particular, los compuestos de ZnCdS con una estructura cristalina gemela compuesta por dos fases cristalinas distintas, blenda de zinc (ZB) y wurtzita (WZ), han atraído recientemente una atención significativa por su potencial para mejorar el rendimiento fotocatalítico. La unión de interfase WZ/ZB en los compuestos de ZnCdS posee un campo electrostático interfacial que mejora significativamente la separación y el transporte de portadores de carga fotogenerados a la superficie del catalizador, promoviendo así reacciones redox15. Sin embargo, los compuestos de ZnCdS con uniones de interfase WZ/ZB todavía enfrentan el desafío de la rápida recombinación de pares electrón-hueco fotoexcitados, lo que afecta negativamente su rendimiento fotocatalítico general16. Entre varias estrategias de mejora, la incorporación de cocatalizadores ha surgido como un enfoque prometedor y sencillo para mejorar el rendimiento fotocatalítico de los semiconductores basados en ZnCdS al facilitar una separación y transferencia más eficientes de portadores de carga fotoinducidos 17,18,19. Recientemente, el material ZnCoS se ha estudiado ampliamente en supercondensadores20, electrocatálisis21 y baterías22 debido a su excelente estabilidad estructural y conductividad eléctrica. Sobre esta base, el fotocatalizador ZnCoS/ZnCdS con características optoelectrónicas óptimas se ha desarrollado con éxito aprovechando las ventajas distintivas de la separación eficiente de pares electrón-hueco fotoinducidos, satisfaciendo las necesidades de energía sostenible y aplicaciones ambientales.
En este trabajo, presentamos un protocolo integral para la síntesis y aplicación del fotocatalizador ZnCoS/ZnCdS, destinado a guiar a nuevos investigadores en el campo de la catálisis dual fotorredoxa. En particular, se disuelven 20 mg de fotocatalizador ZnCoS/ZnCdS en una solución acuosa de 60 ml de alcohol bencílico (1,8 ml de alcohol bencílico) y posteriormente se exponen a una fuente de luz de xenón con una intensidad de luz de 84,6 mW cm-2. Además, este estudio ofrece una demostración detallada del análisis de productos asociados con reacciones duales fotorredox. Más información en nuestro artículo23 publicado recientemente.