Wetenschappers van de Shanghai University of Electric Power of College of Energy and Mechanical Engineering hebben een nieuwe, zeer efficiënte fotokatalysator voor het verwijderen van kwik ontwikkeld.

Ze publiceerden hun werk in Energy Material Advances .

"Het is absoluut noodzakelijk om energiebesparende, veilige en duurzame fotokatalytische kwikverwijderingstechnologie te ontwikkelen", zegt auteur Wu Jiang, professor aan het College of Energy and Mechanical Engineering van de Shanghai University of Electric Power. "Momenteel vertegenwoordigen thermokatalytische technologieën het grootste deel van de markt, maar ze zijn beperkt in termen van productiekosten en duurzaamheid,"

Wu legde uit dat fotokatalysetechnologie als alternatief voor thermokatalytische technologie verschillende belangrijke voordelen heeft, vooral als fotokatalytische kwikverwijderingstechnologie voor rookgassen, die de kwikuitstoot van rookgassen effectief kan beheersen.

"Fotokatalytische technologie maakt gebruik van het principe van het omzetten van zonne-energie in chemische energie, wat een groot potentieel heeft bij het oplossen van het probleem van luchtvervuiling en de kenmerken heeft van milieuvriendelijkheid, energiebesparing, veiligheid en duurzame ontwikkeling", aldus Wu.

"Fotokatalytische oxidatieve kwikverwijderingstechnologie [gebruikt] de vorming van actieve vrije radicalen onder zichtbaar licht, [oxideert] Hg ⁰ tot Hg ²⁺ , en [gebruikt] bestaande luchtverontreinigingsapparatuur om kwik te verwijderen. De technologie kent geen secundaire vervuiling, is goed stabiel en wordt geleidelijk toegepast bij de beheersing van verontreinigende stoffen."

Fotokatalytische technologie kan echter niet zomaar worden uitgewisseld met thermische katalytische technologie om rookgaskwik te verwijderen. Fotokatalysatoren voor efficiënte kwikverwijdering moeten aan de volgende voorwaarden voldoen:

(1) Kleine bandafstand, die het spectrale responsbereik kan verbeteren en de benuttingsgraad van lichtenergie kan verbeteren.

(2) Er moet voor worden gezorgd dat het potentieel van de valentieband van het materiaal wordt gecorrigeerd in vergelijking met het potentieel dat een sterk oxiderende stof kan produceren, en het geleidingspotentieel van het materiaal moet negatiever zijn dan het potentieel dat een sterk oxiderende stof kan produceren .

(3) Actievere sites:de huidige opvatting van de katalytische gemeenschap is dat de actieve site de hoogste fotokatalytische activiteit heeft, dus een groter specifiek oppervlak is vereist om meer actieve sites te laden en de activiteit van de fotokatalysator te verbeteren.

(4) Een hogere levensduur van de drager, foton-excitatie-elektronenovergang, produceert elektron-gat-paren, zodra de recombinatie van het elektron en het gat in vivo geen katalytische reductiereactie kan plaatsvinden, dus het verlengen van de levensduur van de drager is om de waarschijnlijkheid van de reactie tussen elektronengaten en kwik. Volgens Wu heeft de ontwikkeling en verbetering van fotokatalytische kwikverwijderingstechnologie nog een lange weg te gaan.

Wu Jiang en zijn team beoordeelden eerder werk en ontwikkelden een reeks op bismut gebaseerde fotokatalytische kwikverwijderingsmaterialen. "De strategie van het construeren van heterojuncties kan de energieniveaustructuur van samengestelde fotokatalysatoren effectief aanpassen, de fotoresponsprestaties optimaliseren en het efficiënte transport en de scheiding van dragers versnellen."

"In dit werk introduceren we defect-engineering en koppelen we g-C₃ N₅ , wat de fotokatalytische kwikverwijderingsprestaties van op bismut gebaseerde materialen verder verbetert. Onze resultaten bieden theoretische ondersteuning voor de toepassing van g-C₃ N₅ en zijn composieten op het gebied van de verwijdering van kwik uit rookgassen."

"Om betrouwbare en stabiele fotokatalytische kwikverwijderingsmaterialen te ontwikkelen, hebben we een g-C₃ geconstrueerd N₅ /Bi₅ O₇ Ik heb een fotokatalysator samengesteld door calcineren."

"De unieke Z-schema heterojunctiestructuur van het composiet heeft stikstof- en zuurstofvacatures, die een efficiënte scheiding en migratie van elektronen en gaten mogelijk maken." behandeling wordt voorgesteld. Dit werk opent een nieuwe route voor de synthese en ontwikkeling van g-C₃ N₅ fotokatalytische heterojunctiematerialen."

Meer informatie: Weiqun Chu et al, Z-Scheme Heterojunction g-C 3 N 5 /Bi 5 O 7 I Hoogefficiënte kwikverwijderingsfotokatalysator, Vooruitgang op het gebied van energiemateriaal (2023). DOI:10.34133/energymatadv.0064

Aangeboden door Beijing Institute of Technology Press Co., Ltd