El grupo de investigación dirigido por el profesor Zhenhui Kang de la Universidad de Soochow presentó la síntesis, las características estructurales y las propiedades químicas fotoeléctricas de los puntos de carbono (CD) y sus aplicaciones en la conversión fotocatalítica. Además, también se analiza una nueva técnica de caracterización de procesos fotocatalíticos, voltaje/corriente fotoinducidos transitorios (TPC/TPV), en el sistema catalítico de CD.

No se pueden ignorar las ventajas únicas y el gran potencial de los CD en la conversión y el almacenamiento de energía limpia. Además, la fotoelectrocatálisis tiene un proceso interfacial muy complejo, por lo que es muy difícil estudiar en profundidad el mecanismo. Las tecnologías de caracterización existentes son fáciles de obtener información de estado estacionario en el proceso de fotoelectrocatálisis, pero es difícil reflejar el cambio durante el proceso de reacción.

Por lo tanto, el artículo del Prof. Kang, publicado en el International Journal of Extreme Manufacturing , introdujo un nuevo método de análisis in situ y caracterización cinética, con CD como modelo excelente. La tecnología TPV se utilizó para recopilar y analizar el proceso dinámico afectado por los CD en el proceso fotoelectrocatalítico. Como nuevas tecnologías de detección sin contacto, se han desarrollado voltaje/corriente fotoinducidos transitorios (TPV/TPC) para detectar y estudiar la cinética de transferencia de carga, que puede reflejar con sensibilidad la separación compleja de electrones y el comportamiento de transferencia en fotocatalizadores/electrocatalizadores. .

Al combinar la técnica del electrodo rotatorio con la respuesta de fotovoltaje transitorio, se establece un modelo de método para el proceso dinámico de extracción direccional de fotoelectrones y forzamiento fotocatalítico in situ. La idea básica involucrada en el método se basa en el movimiento de carga direccional en respuesta al fotovoltaje. Tomando como ejemplo la reacción de descomposición del agua, el número de electrones transferidos en la semirreacción fotocatalítica se puede obtener in situ mediante cambios de corriente transitorios inducidos por la luz en el electrodo de disco/anillo.

Los datos recopilados con una resolución temporal de 50 ns al iluminar la muestra con un láser pulsado de 4 ns pueden proporcionar información detallada sobre la transferencia de carga, el almacenamiento, los procesos de recombinación y las reacciones catalíticas basadas en fotocarga. Toda la representación cubre tiempos de reacción desde microsegundos hasta segundos. Al comparar parámetros como la intensidad máxima, la forma de la curva, el tiempo de intensidad máxima, el área integrada y la constante de decaimiento, la cinética del transporte de electrones interfacial y la cinética de reacción de los procesos catalíticos in situ se pueden obtener directa o indirectamente. Estos datos de respuesta fotoeléctrica pueden ayudarnos a determinar el sitio activo catalítico, el centro catalítico y las características de los reactivos, e incluso pueden usarse para descubrir nuevas propiedades de los materiales catalíticos más allá de las expectativas.

El profesor Kang dijo:"Es posible que los CD no representen los catalizadores más eficientes, pero brindan una comprensión revolucionaria sobre el mecanismo catalítico y el principio de diseño del catalizador. Es posible que la tecnología TPV no represente las técnicas más avanzadas y universales, pero brinda información nueva y específica sobre cinética de transferencia de electrones para mecanismos catalíticos y diseño de catalizadores". + Explora más

Científicos capturan imagen de transferencia de electrones en proceso de electrocatálisis