(Derecha) Esquema de la reacción fotocatalítica. (Izquierda) Muchos factores que afectan el rendimiento fotocatalítico. Crédito:Universidad de Osaka
Los investigadores de la Universidad de Osaka han estudiado la actividad fotocatalítica de los materiales oxihaluros y pudieron demostrar una relación entre los parámetros medidos por la conductividad de microondas resuelta en el tiempo (TRMC) y la generación de oxígeno. Usando la relación, optimizaron la temperatura de procesamiento para la síntesis del fotocatalizador PbBiO 2 Cl, resultando en una mejora de tres veces en la aparente eficiencia cuántica en comparación con informes anteriores. Se espera que los hallazgos permitan un cribado de alto rendimiento y un desarrollo de fotocatalizadores eficiente.
Los fotocatalizadores que aprovechan la energía de la luz y la utilizan para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno podrían convertir al hidrógeno en una fuente potencial de energía limpia. Sin embargo, la optimización de los materiales candidatos a fotocatalizadores normalmente requiere una inversión de tiempo considerable. Ahora, Los investigadores de la Universidad de Osaka han demostrado un vínculo entre cantidades fáciles de medir y el rendimiento del catalizador que podría proporcionar un método de evaluación rápido.
Se ha informado ampliamente sobre la conversión de energía luminosa en energía química mediante fotocatalizadores. pero la optimización continua de los materiales fotocatalíticos es fundamental para su aplicación exitosa. Las propiedades de los fotocatalizadores, incluida su superficie, cristalinidad y diversas características electrónicas, afectar su actividad. Estas propiedades pueden verse influenciadas por las técnicas y las condiciones específicas utilizadas para prepararlas, conduciendo así a una amplia gama de materiales que podrían evaluarse.
El material de prueba es un proceso lento que aún no se ha acelerado, hasta ahora. En un informe publicado en Letras de energía ACS , Los investigadores de Osaka han demostrado la relación entre las mediciones de conductividad de microondas de resolución temporal (TRMC) y el rendimiento fotocatalítico de los materiales semiconductores. TRMC es un proceso que permite evaluar fotocatalizadores en forma de polvo, lo que conduce a un rendimiento significativamente mayor.
Estructura cristalina de los fotocatalizadores de oxihaluro 1 y 2. Crédito:Universidad de Osaka
"Hemos podido demostrar que la tasa de evolución de oxígeno de un fotocatalizador, que es una medida de actividad, se puede determinar a partir de la fotoconductividad y la vida media determinada por TRMC, ", explica el autor principal del estudio, Hajime Suzuki." La aplicación de esta relación a los materiales hace que la evaluación de su potencial sea mucho más eficiente ".
Los investigadores utilizaron sus hallazgos para determinar la temperatura de procesamiento óptima para un material que no había sido estudiado extensamente. PbBiO 2 Cl, y fueron capaces de producir un análogo que tenía una eficacia cuántica aparente del 3 por ciento, tres veces mayor que la que se había logrado en estudios anteriores utilizando temperaturas de procesamiento más altas.
(a) Producto de la intensidad de la fotoconductividad de microondas y su vida útil del fotocatalizador 2 de oxihaluro frente a la temperatura de calcinación. Las mediciones de microondas sugieren la temperatura óptima de 600 ℃ que es 100 ℃ más baja que la reportada. (b) Tasa de evolución de O2 del fotocatalizador 2 de oxihaluro preparado mediante diferentes temperaturas de calcinación. Crédito:Universidad de Osaka
"Esperamos que los principios de nuestros hallazgos se puedan aplicar ampliamente para mejorar la eficiencia y la facilidad de los materiales de cribado, encontrar candidatos, y eligiendo condiciones de síntesis, ", explica el autor correspondiente del estudio, Akinori Saeki." En términos de una imagen más amplia, Los procesos de alto rendimiento podrían acelerar el desarrollo de soluciones energéticas más limpias ".
