Om grootschalige waterstofproductie met zonne-energie mogelijk te maken, deeltjesfotokatalysatoren worden onderzocht als een eenvoudige en kosteneffectieve oplossing voor het splitsen van water in waterstof en zuurstof. Het is noodzakelijk om een ​​fotokatalysator te ontwikkelen die zichtbaar licht efficiënt kan gebruiken, die goed is voor een groot deel van de zonne-energie, in de waterontledingsreactie. Bariumtantaaloxynitride (BaTaO ₂ N) is een oxynitride halfgeleidermateriaal dat zichtbaar licht tot 650 nm absorbeert en een bandstructuur heeft die water kan ontbinden in waterstof en zuurstof. Tot voorkort, het was niet mogelijk geweest om BaTaO . te laden ₂ N-korrels met fijne co-katalysatordeeltjes, die reactie-actieve plaatsen zijn, met goede hechting en hoge dispersie.

In deze studie onder leiding van het Research Initiative for Supra-Materials van de Shinshu University, de fijne deeltjes van de co-katalysator bleken sterk gedispergeerd te zijn op het oppervlak van de fijne eenkristaldeeltjes van BaTaO ₂ N gesynthetiseerd door de fluxmethode wanneer de impregnatie-reductiemethode en de fotodepositiemethode achtereenvolgens werden toegepast.

Als resultaat, de efficiëntie van de hydrogeneringsreactie met behulp van de BaTaO ₂ N fotokatalysator is verbeterd tot bijna 100 keer die van de conventionele, en de efficiëntie van de tweestaps-excitatietype (Z-schematype) waterontledingsreactie in combinatie met de fotokatalysator voor het genereren van zuurstof is ook verbeterd. Transiënte absorptiespectroscopie onthult dat de Pt-geassisteerde katalysatormicrodeeltjes die door de nieuwe methode worden ondersteund, minder snel recombinatie van elektronen en gaten induceren, omdat ze efficiënt elektronen uit de BaTaO halen ₂ N fotokatalysator.

Door vooraf een kleine hoeveelheid Pt-co-katalysator te ondersteunen door de impregnatie-reductiemethode, de reductiereactie op de fotokatalysator wordt bevorderd zonder agglutinatie van fijne Pt-deeltjes. Als resultaat, Pt-cokatalysator fijne deeltjes worden gelijkmatig ondersteund door fotodepositie op BaTaO ₂ N deeltjes. De resulterende extractie van elektriciteit door Pt-cokatalysator fijne korrels wordt geacht efficiënt te zijn verlopen.

Ook werd bevestigd dat het gebruik van BaTaO ₂ N, die wordt gesynthetiseerd met behulp van een geschikte flux en een lage dichtheid van defecten heeft, is ook belangrijk voor het ondersteunen van een sterk gedispergeerde Pt-cokatalysator. Deze studie verbeterde de activiteit van de BaTaO . drastisch ₂ N fotokatalysator en verduidelijkte het mechanisme. De resultaten van dit onderzoek zullen naar verwachting leiden tot de ontwikkeling van op lange golflengten reagerende fotokatalysatoren die de waterontledingsreactie met hoge efficiëntie aansturen.