Forskere beviser titanat nanorør kompositter forbedre fotokatalyse af brint

I et blad udgivet i NANO , forskere fra National Taiwan University undersøgte den fotokatalytiske ydeevne af titanat nanorør (TNT'er) mod almindeligt anvendt titaniumdioxid (TiO) ₂ ) og opdagede overlegen ydeevne af TNT'er.

I undersøgelsen, TiO ₂ blev brugt som referencestøtte sammenlignet med TNT'er syntetiseret ved en let metode. Resultaterne viste, at platin (Pt/)TNT'er fremstillet ved hjælp af mikrobølgeopvarmningsprocessen øgede brintudviklingen fra methanol i højere grad end Pt/TiO ₂ . Det høje overfladeareal af TNT'er kan forbedre adsorptionen af ​​methanol på det aktive sted og forhindre dannelsen af ​​agglomererede fine Pt-partikler.

Derudover det høje overfladeareal førte til et øget kontaktareal mellem Pt- og Ti-atomer, hvilket forbedrede den stærke metal-støtte interaktion og øgede H ₂ produktionsydelse. Dette skyldes, at absorptionsspektrene for TNT'er i højere grad skifter mod området med synligt lys efter belastning af Pt, derved forbedres selektiviteten af ​​myresyrenedbrydning til CO ₂ . Derfor, Pt/TNT'er, som har betydelig høj fotokatalytisk effektivitet, er levedygtige i yderligere anvendelser som lovende fotokatalysatorer.

Titanat nanorør (TNT'er) kompositter forbedrede den fotokatalytiske selektivitet for H ₂ generering fra myresyre bedre end Pt/TiO ₂ . Ud over, intensiverede elektroniske interaktioner forekommer mellem komponenterne i TNT'er og Pt-atomer i form af den stærke metal-understøttende interaktion, som følgelig påvirke fotokatalysatorernes opførsel. Derfor, fotokatalysatoren dannet af Pt og TNT'er har højere fotokatalytisk ydeevne end TiO ₂ fra en 20% v/v methanolopløsning under UV og synlig lysbestråling.

TNT'er tilbyder højere aktivt overfladeareal end TiO ₂ nanopartikler. Det høje overfladeareal giver korte diffusionsveje for elektroner og huller, får dem til at overføre til overfladen og reducerer rekombinationen af ​​elektroner og huller. Også, Røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) resultater af papiret viste negative forskydninger af Pt-bindingsenergierne og positive forskydninger af Ti-bindende energier på grund af den stærke metalstøtte-interaktion mellem Pt og TNT'er. Dermed, den bemærkelsesværdigt høje fotokatalytiske effektivitet af TNT-kompositter letter deres anvendelse som lovende fotokatalysatorer.

Udover, det er værd at bemærke, at et mol HCOOH nedbrydes til et mol CO ₂ og en mol H ₂ , eller et mol CO og et mol H ₂ O. Således, det er vigtigt at øge selektiviteten af ​​myresyrenedbrydning for CO ₂ udvikling. Resultaterne viser, at bare TNT'er og Pt/TNT'er resulterede i lavere CO-generering end bare TiO ₂ og Pt/TiO ₂ . Dette resultat kan tilskrives COs manglende evne til at diffundere ind i porerne i TNT'er på grund af diameterforskellen, fordi den kinetiske diameter af CO (0,38 nm) er større end CO ₂ (0,33 nm).

Vil fotokatalysatorens forskellige struktur fremme den fotokatalytiske selektivitet af myresyre til H ₂ ? Forskerne beviser, at rørformede TNT-kompositter forbedrede den fotokatalytiske brintgenerering bedre end TiO ₂ .