Reducción fotocatalítica de CO2 a combustibles basados en carbono de alto valor tiene un enorme potencial para abordar la creciente crisis energética. Sin embargo, la alta energía del enlace C=O del CO2 moléculas (750 kJ·mol -1 ) dificulta la activación y reducción del CO2 .
Por tanto, la construcción de fotocatalizadores con nuevas vías de transferencia de electrones tiene sentido. En comparación con el canal tradicional de transferencia de un solo electrón, el desarrollo de canales de múltiples electrones basados en materiales en capas tiene ventajas obvias en la mejora del transporte de portadores. Sin embargo, el diseño racional de un modelo fotocatalítico deseable para canales multielectrónicos con parámetros optimizados es todo un desafío.
Recientemente, un estudio titulado "Construcción de canales duales de transferencia de electrones para acelerar el CO2 Fotorreducción guiada por aprendizaje automático y cálculo de primeros principios" fue diseñada y dirigida por el profesor Jizhou Jiang del Instituto de Tecnología de Wuhan, China.
Este trabajo combina los primeros principios de cálculo y aprendizaje automático para predecir y preparar con éxito un nuevo BiOBr-Bi-g-C3 N4 Estructura tipo sándwich con dos canales de transporte de electrones para CO2 fotocatalítico. reducción. Hay tres razones principales para la actividad favorable de la nueva estructura:
(1) el g-C3 introducido N4 Las nanohojas demuestran una estructura de nivel de energía similar a la de BiOBr, lo que beneficia la formación de un estado de superposición electrónica;
(2) los portadores excitados pueden separarse y transferirse eficientemente gracias a los canales especiales de transferencia de electrones dobles;
(3) desde el portador fotogenerado de BiOBr y g-C3 N4 tienen un comportamiento diferente de decaimiento en el tiempo, un mecanismo de reacción de múltiples escalas de tiempo para el CO2 Se puede construir una reducción para optimizar la vía de reacción.
Un rendimiento fotocatalítico mejorado de CO2 reducción (43 μmol g -1 h -1 ) es recibido por el BiOBr-Bi-g-C3 N4 estructura de pozo cuántico. Se utilizaron cinco modelos de aprendizaje automático para explorar la ley lineal de los distintos factores que influyen en la eficiencia de los canales multielectrónicos. El mecanismo de la fotocatálisis se investigó sistemáticamente.
Los resultados fueron publicados en el Chinese Journal of Catalysis. .
Más información: Lijing Wang et al, Construcción de canales duales de transferencia de electrones para acelerar la fotorreducción de CO2 guiada por aprendizaje automático y cálculo de primeros principios, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64546-2
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
