Onderzoekers bewijzen dat composieten van titanaat nanobuisjes de fotokatalyse van waterstof versterken

De titanaat nanobuisjes (TNTs) composieten versterkten de fotokatalytische selectiviteit voor H.₂ generatie uit mierenzuur beter dan Pt / TiO₂. Bovendien treden er geïntensiveerde elektronische interacties op tussen de componenten van TNT’s en de Pt-atomen in termen van de sterke metaal-ondersteuningsinteractie, waardoor het gedrag van fotokatalysatoren wordt beïnvloed. Daarom heeft de fotokatalysator gevormd door Pt en TNT’s hogere fotokatalytische prestaties dan TiO₂ uit een 20% v / v methanoloplossing onder bestraling met UV en zichtbaar licht. Krediet: World Scientific Publishing

In een paper gepubliceerd in NANO, onderzochten onderzoekers van de National Taiwan University de fotokatalytische prestaties van titanaatnanobuisjes (TNT’s) tegen veelgebruikte titaniumdioxide (TiO₂) en ontdekte superieure prestaties van TNT’s.

In de studie, TiO₂ werd gebruikt als referentieondersteuning vergeleken met TNT’s gesynthetiseerd door een gemakkelijke methode. De resultaten toonden aan dat platina (Pt /) TNT’s vervaardigd met behulp van het microgolfverwarmingsproces de waterstofontwikkeling uit methanol in grotere mate versterkten dan Pt / TiO₂. Het grote oppervlak van TNT’s kan de adsorptie van methanol op de actieve plaats verbeteren en de vorming van geagglomereerde fijne Pt-deeltjes voorkomen.

Bovendien leidde het grote oppervlak tot een groter contactoppervlak tussen Pt- en Ti-atomen, wat de sterke metaal-ondersteuningsinteractie verbeterde en verhoogde H₂ productieprestaties. Dit komt doordat de absorptiespectra van TNT’s na het laden van Pt in grotere mate naar het zichtbare lichtgebied verschuiven, waardoor de selectiviteit van de afbraak van mierenzuur naar CO wordt verbeterd.₂. Daarom zijn Pt / TNT’s, die een aanzienlijk hoge fotokatalytische efficiëntie hebben, levensvatbaar in verdere toepassingen als veelbelovende fotokatalysatoren.

De titanaat nanobuisjes (TNTs) composieten versterkten de fotokatalytische selectiviteit voor H.₂ generatie uit mierenzuur beter dan Pt / TiO₂. Bovendien treden er geïntensiveerde elektronische interacties op tussen de componenten van TNT’s en de Pt-atomen in termen van de sterke metaal-ondersteuningsinteractie, waardoor het gedrag van fotokatalysatoren wordt beïnvloed. Daarom heeft de fotokatalysator gevormd door Pt en TNT’s hogere fotokatalytische prestaties dan TiO₂ uit een 20% v / v methanoloplossing onder bestraling met UV en zichtbaar licht.

TNT’s bieden een hoger actief oppervlak dan TiO₂ nanodeeltjes. Het grote oppervlak biedt korte diffusiepaden voor elektronen en gaten, waardoor ze naar het oppervlak worden overgebracht en de recombinatie van elektronen en gaten wordt verminderd. Ook lieten de resultaten van röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS) van het artikel negatieve verschuivingen van de Pt-bindingsenergieën en positieve verschuivingen van Ti-bindingsenergieën zien als gevolg van de sterke metaalondersteunende interactie tussen Pt en TNT’s. De opmerkelijk hoge fotokatalytische efficiëntie van TNT-composieten vergemakkelijkt dus hun toepassing als veelbelovende fotokatalysatoren.

Bovendien is het vermeldenswaard dat één mol HCOOH uiteenvalt in één mol CO₂ en een mol H₂, of één mol CO en één mol H₂O. Het is dus belangrijk om de selectiviteit van mierenzuurontleding voor CO te verhogen₂ evolutie. De resultaten laten zien dat kale TNT’s en Pt / TNT’s resulteerden in een lagere CO-generatie dan kale TiO₂ en Pt / TiO₂. Dit resultaat kan worden toegeschreven aan het onvermogen van CO om in de poriën van TNT’s te diffunderen vanwege het diameterverschil, omdat de kinetische diameter van CO (0,38 nm) groter is dan die van CO₂ (0,33 nm).

Zal de verschillende structuur van de fotokatalysator de fotokatalytische selectiviteit van mierenzuur naar H bevorderen?₂? De onderzoekers bewijzen dat buisvormige TNT-composieten de fotokatalytische waterstofproductie beter versterken dan TiO₂.