Atmosferische ozon (O ₃ ) is een van de belangrijkste luchtverontreinigende stoffen geworden. Katalytische ontleding is een efficiënte en economische technologie in O ₃ verwijdering, waar metaaloxiden kunnen dienen als kosteneffectieve katalysatoren ter vervanging van edele metalen.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Chen Yunfa van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen demonstreerde de elektronengeneratie, compensatie en overdracht tussen ZnO en O ₃ door het afstemmen van kristaldefecten in ZnO.

De studie is gepubliceerd in Toegepaste Katalyse B:Milieu op 6 juni. De bevindingen kunnen helpen bij het ontwerpen en synthetiseren van zeer efficiënte katalytische metaaloxidematerialen voor luchtreiniging.

"De efficiëntie van metaaloxiden moet worden verbeterd tot het edelmetaalniveau, en dus het elektronenoverdrachtmechanisme tussen metaaloxiden en O ₃ moet worden onderzocht, " zei prof. Chen.

De onderzoekers toonden aan dat kristaldefecten zoals zuurstoftekort, Zn vacature, en Ga- en Li-doteermiddelen speelden een vitale rol bij elektronenoverdracht.

Ze vonden dat in het ZnO-rooster, zuurstoftekort en Ga-substitutie voor Zn kunnen elektronen genereren, die vervolgens werden geconsumeerd door O ₃ ontleden in O ₂ en oppervlakte geadsorbeerd O ₂ ^2- .

Dan zouden Zn-leegstand en Li-substitutie voor Zn kunnen dienen als een elektronenvanger om elektronen uit O . te grijpen ₂ ^2- , het voltooien van de elektronencyclus en het terugwinnen van de katalysator. Anders, de O ₂ ^2- zou de zuurstofleegstand in ZnO snel opvullen en de ZnO-katalysator deactiveren.

In hun eerdere studies Chen's groep onderzocht de elektronenoverdracht tussen kristaldefecten in metaaloxidekatalysatoren en O ₃ , en gesynthetiseerde soorten zeer efficiënte O ₃ ontledingskatalysatoren (bijv. Toegepaste Katalyse B:Milieu , 2019, 241:578-587; ACS toegepaste nanomaterialen , 2020, 3:597).

"Dit werk zal naar verwachting het ontwerp- en syntheseproces van actievere O . ten goede komen ₃ verwijderingsmateriaal voor luchtreiniging, " zei Prof. Han Ning van IPE.