Nanotube berpori ganda berlapis dengan permukaan photoredox yang terpisah secara spasial

Anonim

Konversi energi surya air menjadi H2 melalui fotokatalisis dianggap sebagai pendekatan yang menjanjikan untuk produksi H2. Namun, efisiensi pemisahan pembawa muatan adalah kunci untuk meningkatkan efisiensi produksi hidrogen fotokatalitik. Sebuah penelitian baru-baru ini mengungkapkan bahwa nanotube berpori ganda dengan permukaan photoredox yang terpisah secara spasial disintesis oleh strategi self-template dan menunjukkan aktivitas fotokatalitik yang ditingkatkan terhadap produksi hidrogen.

Kertas, berjudul "Self-template sintesis double-layered nanotube berpori dengan permukaan photoredox yang terpisah secara spasi untuk produksi hidrogen fotokatalitik yang efisien, " diterbitkan dalam Science Bulletin oleh Prof Bin Zhang dari Universitas Tianjin. Para penulis mensintesis nanotube berpori-lapis ganda dengan permukaan photoredox yang terpisah secara spasial, yang diwujudkan dengan menggunakan nanoroda ZnO (NRs) sebagai templat melalui reaksi bergantian secara berurutan / kation bertukar reaksi dan template etsa. Pengurangan foto-reduksi nanopartikel Ni dan deposisi foto-oksidasi dari nanopartikel CoOx didistribusikan pada permukaan luar dan permukaan bagian dalam, masing-masing, menunjukkan lokasi reaksi photoredox yang terpisah secara spasial shell berlapis ganda, mencapai aktivitas fotokatalitik yang sangat ditingkatkan.

Dengan pecahnya krisis energi dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan energi baru sangat penting. Konversi energi surya air menjadi H2 melalui photocatalysis dibayangkan menjadi pendekatan yang menarik untuk produksi H2. Namun, efisiensi pemisahan pembawa muatan adalah kunci untuk meningkatkan efisiensi produksi hidrogen fotokatalitik. Memuat kokatalis adalah strategi efektif untuk mempromosikan pemisahan muatan dan membuat situs reaksi redoks permukaan. Namun, dalam banyak kasus, ko-katalis yang terdistribusi secara acak pada permukaan fotokatalis menghasilkan arah aliran acak pembawa muatan photogenerated dengan probabilitas rekombinasi yang tinggi. Desain rasional fotokatalis berongga-ber-struktur ganda, dengan situs photo-reductionation dan photo-oxidation reaction yang terpisah secara spasial pada permukaan yang berbeda (permukaan dalam atau luar), masing-masing, merupakan strategi yang menjanjikan. Namun demikian, fotokatalis ini selalu terbatas pada bola berongga dengan struktur tertutup yang meningkatkan resistensi difusi massa, dan biaya tinggi nanopartikel Pt digunakan sebagai pengumpul elektron membatasi aplikasi praktisnya.

Di sini, kelompok Zhang melaporkan strategi self-template untuk sintesis yang dirancang secara rasional dari nanotube berlapis-lapis (PNTs) dengan struktur terbuka. Fabrikasi heterostruktur tipis endows fotokatalis dengan permukaan reaksi pengurangan dan oksidasi dipisahkan secara spasial. Dinding mesopori dan rongga berpori di dalam produk-produk yang dikonversi dapat memungkinkan penetrasi cahaya yang terlihat dan beberapa pantulan di dalam rongga. untuk pemanfaatan iradiasi matahari secara efisien. Keberadaan Zn vacancies (VZn) di lapisan ZnS dalam menyatakan bahwa energi dapat bertindak sebagai akseptor lubang dari CdS. Dan pita konduksi (CB) dari CdS berada di bawah CB ZnS, yang dapat menginduksi pengayaan elektron fotogenerasi di lapisan CdS luar. Setelah foto-deposisi selektif Ni dan CoOx sebagai kokatalis ganda, nanopartikel Ni sebagai kolektor elektron dan situs reaksi reduksi dimuat pada kulit terluar, sementara nanopartikel CoOx sebagai kolektor lubang dan situs reaksi oksidasi dimuat pada kulit bagian dalam. Sebagai hasilnya, novel CoOx // Ni fotokatalis diperoleh dan menunjukkan aktivitas produksi hidrogen fotokatalitik cahaya-tinggi yang digerakkan oleh cahaya karena efek sinergis dari heteropresi mesopori tipis yang berasal dari template sendiri dan deposisi foto yang dipisahkan secara spasial dan terpisah. katalis, yang dapat secara signifikan memberikan kekuatan penggerak untuk transfer elektron dan lubang photogenerated yang terarah ke arah yang berlawanan dan meningkatkan reaksi katalitik permukaan.

menu
menu