Científicos de la Facultad de Energía e Ingeniería Mecánica de la Universidad de Energía Eléctrica de Shanghai han desarrollado un nuevo fotocatalizador de eliminación de mercurio de alta eficiencia.

Publicaron su trabajo en Energy Material Advances .

"Es imperativo desarrollar una tecnología de eliminación de mercurio fotocatalítica sostenible, segura y que ahorre energía", afirmó el autor del artículo, Wu Jiang, profesor de la Facultad de Energía e Ingeniería Mecánica de la Universidad de Energía Eléctrica de Shanghai. "Actualmente, las tecnologías termocatalíticas representan la mayor parte del mercado, pero están limitadas en términos de costes de fabricación y sostenibilidad",

Wu explicó que, como alternativa a la tecnología termocatalítica, la tecnología de fotocatálisis tiene varias ventajas significativas, especialmente como tecnología fotocatalítica de eliminación de mercurio para los gases de combustión, que puede controlar eficazmente las emisiones de mercurio de los gases de combustión.

"La tecnología fotocatalítica utiliza el principio de convertir la energía solar en energía química, lo que tiene un gran potencial para resolver el problema de la contaminación del aire y tiene las características de respeto al medio ambiente, ahorro de energía, seguridad y desarrollo sostenible", afirmó Wu.

"La tecnología fotocatalítica de eliminación oxidativa del mercurio [utiliza] la generación de radicales libres activos bajo luz visible, [oxida] el Hg ⁰ a Hg ²⁺ , y [utiliza] equipos de contaminación del aire existentes para eliminar el mercurio. La tecnología no tiene contaminación secundaria, tiene buena estabilidad y se aplica gradualmente en el control de contaminantes."

Sin embargo, la tecnología fotocatalítica no puede simplemente intercambiarse con la tecnología catalítica térmica para eliminar el mercurio de los gases de combustión. Los fotocatalizadores eficientes para la eliminación de mercurio deben cumplir las siguientes condiciones:

(1) Banda prohibida pequeña, que puede mejorar el rango espectral de respuesta y mejorar la tasa de utilización de la energía luminosa.

(2) Se debe garantizar que el potencial de la banda de valencia del material esté corregido en comparación con el potencial que puede producir una sustancia oxidante fuerte, y que el potencial de conducción del material debe ser más negativo que el potencial que puede producir una sustancia oxidante fuerte. .

(3) Sitios más activos:la opinión actual de la comunidad catalítica es que el sitio activo tiene la mayor actividad fotocatalítica, por lo que se requiere una superficie específica más grande para cargar más sitios activos y mejorar la actividad del fotocatalizador.

(4) Mayor vida útil del portador, transición electrónica de excitación de fotones, produce pares electrón-hueco, una vez que el electrón y el hueco se recombinan in vivo, no podrá ocurrir una reacción de reducción catalítica, por lo que aumentar la vida útil del portador es mejorar la probabilidad de la reacción entre Agujeros de electrones y mercurio. Según Wu, el desarrollo y la mejora de la tecnología de eliminación de mercurio fotocatalítica aún tienen un largo camino por recorrer.

Wu Jiang y su equipo revisaron trabajos anteriores y desarrollaron una serie de materiales fotocatalíticos de eliminación de mercurio a base de bismuto. "La estrategia de construir heterouniones puede ajustar eficazmente la estructura del nivel de energía de los fotocatalizadores compuestos, optimizar el rendimiento de la fotorespuesta y acelerar el transporte eficiente y la separación de los portadores".

"En este trabajo, presentamos la ingeniería de defectos y el par g-C₃ N₅ , que mejora aún más el rendimiento de eliminación de mercurio fotocatalítico de los materiales a base de bismuto. Nuestros resultados proporcionan apoyo teórico para la aplicación de g-C₃ N₅ y sus compuestos en el campo de la eliminación del mercurio de los gases de combustión."

"Para desarrollar materiales fotocatalíticos fiables y estables para la eliminación de mercurio, construimos un g-C₃ N₅ /Bi₅ O₇ Compongo fotocatalizador por calcinación."

"La estructura de heterounión de esquema Z única del compuesto tiene vacantes de nitrógeno y oxígeno, lo que facilita la separación y migración eficiente de electrones y huecos", dijo Wu. En este trabajo, el mecanismo de reacción fotocatalítica de eliminación de mercurio del campo eléctrico incorporado y la estructura defectuosa co- Se propone un tratamiento. Este trabajo abre una nueva ruta para la síntesis y desarrollo de g-C₃. N₅ materiales fotocatalíticos de heterounión."

Más información: Weiqun Chu et al, Heterounión de esquema Z g-C 3 N 5 /Bi 5 O 7 I Fotocatalizador de eliminación de mercurio de alta eficiencia, Avances en materiales energéticos (2023). DOI:10.34133/energymatadv.0064

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