Prof. Huang Weixin en Zhang Qun van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), samen met binnenlandse medewerkers, onderzocht in de fotokatalytische oxidatie van methanol op verschillende anatase TiO ₂ nanokristallen. De resultaten zijn gepubliceerd op Internationale editie van Angewandte Chemie .

Op halfgeleiders gebaseerde fotokatalyse heeft veel aandacht getrokken sinds de ontdekking ervan, dankzij de milieuvriendelijke productie van chemische brandstof met behulp van zonne-energie.

Een fotokatalytische reactie bestaat uit lichtabsorptie en ladingsgeneratie binnen fotokatalysatoren, ladingsscheiding en migratie naar fotokatalysatoroppervlakken, en ladingsafhankelijke reacties op fotokatalysatoroppervlakken. De laatste stap, snelheidsbeperkende fotokatalytische reacties, omvat een grensvlakladingsoverdrachtproces van fotokatalysatoroppervlakken naar oppervlakteadsorbaten en daaropvolgende oppervlaktereacties. Echter, vanwege de complexiteit ervan, er zijn veel minder studies over.

Om het onderliggende mechanisme en de correlatie met de fotokatalytische efficiëntie te ontdekken, de onderzoekers bestudeerden de fotochemie van CH ₃ OH-oxidatie op verschillende TiO ² nanokristallen, en de sonde fotokatalytische reactie voor fundamentele studies van complexe fotokatalytische reacties op oxide fotokatalysatoren, met in situ en in de tijd opgeloste karakteriseringen en berekeningen van de dichtheidsfunctionaaltheorie.

De resultaten toonden aan dat de oppervlakteplaats en overeenkomstige geadsorbeerde methanolsoorten de buiging van de valentieband beïnvloeden, en deze factoren kunnen dus de TiO . bepalen ₂ -naar-CH ₃ OH grensvlak ladingsoverdracht proces en vervolgens de fotokatalytische efficiëntie.

De bevinding was consistent met de eerdere studie van Prof. Huang, het rechtvaardigen van de haalbaarheid van oxidemodelkatalysatoren van eenkristallen tot nanokristallen.

Deze studie onthult de plaatsgevoeligheid van grensvlakladingsoverdracht, wat aangeeft dat oppervlaktestructuurengineering van fotokatalysatoren een effectieve benadering is om de fotokatalytische efficiëntie te maximaliseren.