Omzetting van water door zonne-energie in H2 door middel van fotokatalyse wordt beschouwd als een veelbelovende benadering voor de productie van H2. Echter, de scheidingsefficiëntie van ladingsdragers is de sleutel tot het verbeteren van de efficiëntie van fotokatalytische waterstofproductie. Een recente studie onthult dat de dubbellaagse poreuze nanobuisjes met ruimtelijk gescheiden fotoredox-oppervlakken werden gesynthetiseerd door een zelfsjabloonstrategie en een verbeterde fotokatalytische activiteit vertonen ten aanzien van waterstofproductie.

De krant, getiteld "Zelfsjabloonsynthese van dubbellaagse poreuze nanobuizen met ruimtelijk gescheiden fotoredox-oppervlakken voor efficiënte fotokatalytische waterstofproductie, " werd gepubliceerd in Wetenschapsbulletin door Prof. Bin Zhang van de Tianjin University. De auteurs synthetiseerden ZnS@CdS dubbellaagse poreuze nanobuisjes met ruimtelijk gescheiden fotoredox-oppervlakken, die werden gerealiseerd door ZnO-nanostaafjes (NR's) als sjablonen te gebruiken door achtereenvolgens grensvlakreacties op anionen / kationen en sjabloonetsen. De foto-reductie-afzetting van Ni-nanodeeltjes en foto-oxidatie-afzetting van CoOx-nanodeeltjes werden verdeeld over het buitenoppervlak en het binnenoppervlak van de ZnS@CdS-schaal, respectievelijk, suggereert de ruimtelijk gescheiden fotoredox-reactieplaatsen in ZnS@CdS dubbellaagse schaal, het bereiken van sterk verbeterde fotokatalytische activiteit.

Met het uitbreken van de energiecrisis in de afgelopen jaren, de ontwikkeling van nieuwe energie is van groot belang. Zonne-energieconversie van water in H2 door middel van fotokatalyse wordt beschouwd als een aantrekkelijke benadering voor H2-productie. Echter, de scheidingsefficiëntie van ladingsdragers is de sleutel om de efficiëntie van fotokatalytische waterstofproductie te verbeteren. Het laden van cokatalysatoren is een effectieve strategie om ladingsscheiding te bevorderen en redoxreactieplaatsen aan het oppervlak te creëren. Echter, in de meeste gevallen, de willekeurig verdeelde cokatalysatoren op het oppervlak van fotokatalysatoren resulteerden in een willekeurige stroomrichting van fotogegenereerde ladingsdragers met een hoge recombinatiekans. Het rationele ontwerp van holle nanogestructureerde fotokatalysatoren, met ruimtelijk gescheiden fotoreductie- en foto-oxidatiereactieplaatsen op verschillende oppervlakken (binnen- of buitenoppervlakken), respectievelijk, is een veelbelovende strategie. Hoe dan ook, deze fotokatalysatoren zijn altijd beperkt tot holle bollen met een gesloten structuur die de massadiffusieweerstand verhoogde, en de hoge kosten van Pt-nanodeeltjes die als elektronencollector worden gebruikt, beperkt hun praktische toepassing.

Hierin, de Zhang-groep rapporteerde een zelf-sjabloonstrategie voor rationeel ontworpen synthese van dubbellaagse ZnS@CdS-poreuze nanobuisjes (PNT's) met een open structuur. De fabricage van een dunne heterostructuur geeft de fotokatalysatoren ruimtelijk gescheiden reductie- en oxidatiereactieoppervlakken. De mesoporeuze wand en macroporeuze holte in de as-converted producten laten zichtbaar licht binnendringen en meerdere reflecties in de holte. voor een efficiënt gebruik van zonnestraling. Het bestaan ​​van Zn-vacatures (VZn) in de binnenste ZnS-laag stelt dat energie kan fungeren als acceptoren van gaten van CdS. En de geleidingsband (CB) van CdS is lager dan de CB van ZnS, die de verrijking van door foto gegenereerde elektronen in de buitenste CdS-laag kan induceren. Na selectieve foto-afzetting van Ni en CoOx als dubbele cokatalysatoren, Ni-nanodeeltjes als elektronenverzamelaars en reductiereactieplaatsen worden op de buitenste schil geladen, terwijl CoOx-nanodeeltjes als gatenverzamelaars en oxidatiereactieplaatsen op de binnenschaal worden geladen. Als resultaat, een nieuwe CoOx/ZnS@CdS/Ni-fotokatalysator werd verkregen en vertoonde een hoge door zichtbaar licht aangestuurde fotokatalytische waterstofproductieactiviteit dankzij het synergetische effect van zelf-sjabloon afgeleide dunne mesoporeuze heterojuncties en van fotoafzetting afgeleide ruimtelijk gescheiden dubbele co-katalysatoren , die een belangrijke drijvende kracht kan zijn voor de geordende overdracht van door foto gegenereerde elektronen en gaten in de tegenovergestelde richting en de katalytische reactie aan het oppervlak kan bevorderen.