Fotocatalizadores de BaTaO2N modificados con Pt. Crédito:Citado de Wang, Z., Luo, Y., Hisatomi, T. et al. Decoración secuencial de cocatalizador en BaTaO2N hacia la división de agua en esquema Z altamente activo. Nat Commun 12, 1005 (2021). Copyright © 2021, Los autores.
Para permitir la producción de hidrógeno a gran escala utilizando energía solar, Los fotocatalizadores de partículas se están investigando como una solución simple y rentable para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Es necesario desarrollar un fotocatalizador que pueda utilizar eficientemente la luz visible, que representa una gran parte de la energía solar, en la reacción de descomposición del agua. Oxinitruro de tantalio de bario (BaTaO 2 N) es un material semiconductor de oxinitruro que absorbe la luz visible hasta 650 nm y tiene una estructura de banda capaz de descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. Hasta hace muy poco, no había sido posible cargar BaTaO 2 N gránulos con partículas finas de cocatalizador, que son sitios activos de reacción, con buena adherencia y alta dispersión.
En este estudio dirigido por la Iniciativa de Investigación para Supra-Materiales de la Universidad de Shinshu, Se encontró que las partículas finas del cocatalizador estaban muy dispersas en la superficie de las partículas finas monocristalinas de BaTaO. 2 N sintetizado por el método del fundente cuando se aplicaron secuencialmente el método de impregnación-reducción y el método de fotodeposición.
Como resultado, la eficiencia de la reacción de hidrogenación usando el BaTaO 2 El fotocatalizador N se ha mejorado hasta casi 100 veces más que el convencional, y también se ha mejorado la eficacia de la reacción de descomposición del agua del tipo de excitación en dos etapas (tipo de esquema Z) en combinación con el fotocatalizador de generación de oxígeno. La espectroscopia de absorción transitoria revela que es menos probable que las micropartículas de catalizador asistido por Pt soportadas por el nuevo método induzcan la recombinación de electrones y huecos porque extraen eficientemente electrones del BaTaO. 2 N fotocatalizador.
Al soportar una pequeña cantidad de cocatalizador de Pt por el método de impregnación-reducción de antemano, la reacción de reducción sobre el fotocatalizador se promueve sin aglutinación de partículas finas de Pt. Como resultado, Las partículas finas de cocatalizador de Pt se mantienen uniformemente mediante fotodeposición en BaTaO 2 N partículas. Se considera que la extracción de electricidad resultante por los gránulos finos del cocatalizador de Pt ha procedido de manera eficiente.
Esquema de la deposición secuencial de cocatalizador de Pt en BaTaO2N. Crédito:Citado de Wang, Z., Luo, Y., Hisatomi, T. et al. Decoración secuencial de cocatalizador en BaTaO2N hacia la división de agua en esquema Z altamente activo. Nat Commun 12, 1005 (2021). Copyright © 2021, Los autores.
También se confirmó que el uso de BaTaO 2 NORTE, que se sintetiza utilizando un flujo apropiado y tiene una baja densidad de defectos, también es importante para soportar un cocatalizador de Pt altamente disperso. Este estudio mejoró drásticamente la actividad de BaTaO 2 N fotocatalizador y clarificó su mecanismo. Se espera que los resultados de esta investigación conduzcan al desarrollo de fotocatalizadores sensibles a longitudes de onda largas que impulsan la reacción de descomposición del agua con alta eficiencia.
