Jhon Enrique Zapata Rivera

Recientemente se ha retomado el interés en la conversión fotocatalítica de nitrógeno a amoniaco, en reemplazo del proceso tradicional de Haber-Bosch. Algunas investigaciones han demostrado la formación de amoniaco y nitratos14 utilizando una variedad de catalizadores semiconductores y sistemas biomiméticos en presencia de luz. Sin embargo, se ha puesto relativamente poco énfasis en comprender los fenómenos fundamentales que rigen la fotocatálisis, por lo que muchas de las etapas claves de la reacción, así como de las propiedades de los catalizadores biomiméticos, son objeto de discusión y continuan sin explicarse. Los fotocatalizadores biomiméticos capaces de coordinar y reducir el N2 suelen tener un centro de hierro (Fe) que emula el sitio activo de las enzimas nitrogenasas. Entre ellos los complejos de hierro Fe(I) con ligandos fenilfosfina: el sistema dinuclear [(P2PPh)Fe(H)]2(μ−N2) (1) y el mononuclear (P2PPh)Fe(N2)(H)2 (2) (P2PPh = bis(o-diisopropil-fosfino-fenil)-fenilfosfina), en ausencia de irradiación presentan valores de rendimiento bajos en la reducción de N2.1,2 Sin embargo, estos fotocatalizadores aumentan significativamente su rendimiento cuando son iluminados, a través de la formación del sistema mononuclear (P2PPh)Fe(N2)2 (3),2 lo que los convierte en los sistemas modelos ideales para estudiar en profundidad el fenómeno de la reducción fotoinducida de N2. Consecuentemente, en esta propuesta se plantea el uso de diferentes técnicas computacionales en la determinación de los factores electrónicos (interacciones magnéticas y transferencia de carga) y estructurales (mecanismo de reacción a través de transiciones ópticas) que influyen en el potencial redox requerido para la fotoreducción de N2 con los catalizadores biomiméticos (1) (2) y (3). El estudio finalmente proporcionará ideas claves para el desarrollo de nuevos catalizadores selectivos, que funcionen con una fuente de energía renovable como la luz y que produzcan mayores rendimientos de reducción de N2. 

Recientemente se ha retomado el interés en la conversión fotocatalítica de nitrógeno a amoniaco, en reemplazo del proceso tradicional de Haber-Bosch. Algunas investigaciones han demostrado la formación de amoniaco y nitratos14 utilizando una variedad de catalizadores semiconductores y sistemas biomiméticos en presencia de luz. Sin embargo, se ha puesto relativamente poco énfasis en comprender los fenómenos fundamentales que rigen la fotocatálisis, por lo que muchas de las etapas claves de la reacción, así como de las propiedades de los catalizadores biomiméticos, son objeto de discusión y continuan sin explicarse. Los fotocatalizadores biomiméticos capaces de coordinar y reducir el N2 suelen tener un centro de hierro (Fe) que emula el sitio activo de las enzimas nitrogenasas. Entre ellos los complejos de hierro Fe(I) con ligandos fenilfosfina: el sistema dinuclear [(P2PPh)Fe(H)]2(μ−N2) (1) y el mononuclear (P2PPh)Fe(N2)(H)2 (2) (P2PPh = bis(o-diisopropil-fosfino-fenil)-fenilfosfina), en ausencia de irradiación presentan valores de rendimiento bajos en la reducción de N2.1,2 Sin embargo, estos fotocatalizadores aumentan significativamente su rendimiento cuando son iluminados, a través de la formación del sistema mononuclear (P2PPh)Fe(N2)2 (3),2 lo que los convierte en los sistemas modelos ideales para estudiar en profundidad el fenómeno de la reducción fotoinducida de N2. Consecuentemente, en esta propuesta se plantea el uso de diferentes técnicas computacionales en la determinación de los factores electrónicos (interacciones magnéticas y transferencia de carga) y estructurales (mecanismo de reacción a través de transiciones ópticas) que influyen en el potencial redox requerido para la fotoreducción de N2 con los catalizadores biomiméticos (1) (2) y (3). El estudio finalmente proporcionará ideas claves para el desarrollo de nuevos catalizadores selectivos, que funcionen con una fuente de energía renovable como la luz y que produzcan mayores rendimientos de reducción de N2.