Wetenschap
Wetenschappers onderzoeken de strategieën van defecten en de fabricage van nanostructuren voor het bevorderen van piëzokatalytische activiteit
Als belangrijke chemische grondstof is waterstofperoxide (H2 O2 ) wordt op grote schaal toegepast in verschillende aspecten van de industrie en het leven. De industriële antrachinonmethode voor H2 O2 De productie kent ernstige tekortkomingen, zoals een hoge vervuiling en een hoog energieverbruik. Door gebruik te maken van alomtegenwoordige mechanische energie, piëzokatalytische H2 O2 evolutie is een veelbelovende strategie gebleken, maar de voortgang ervan wordt belemmerd door een ontevreden energieconversie-efficiëntie.
Bi4 O5 Br2 wordt beschouwd als een zeer aantrekkelijk fotokatalytisch materiaal vanwege zijn unieke sandwichstructuur, uitstekende chemische stabiliteit, goed zichtbaar lichtvangvermogen en geschikte bandstructuur. Geïnspireerd door de niet-centrosymmetrische kristalstructuur, zijn piëzo-elektrische prestaties onlangs in de visie van onderzoekers terechtgekomen.
Het potentieel ervan als efficiënte piëzokatalysator wordt echter nog lang niet benut, vooral de impact van defecten op piëzokatalyse en piëzokatalytische H2 O2 productie via Bi4 O5 Br2 blijft schaars. Mechanische energiegedreven piëzokatalyse biedt dus een veelbelovende methode voor H2 O2 synthese uit zuiver water met grote aantrekkingskracht.
Onlangs rapporteerde een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Hongwei Huang van de Chinese Universiteit voor Geowetenschappen uitstekende piëzokatalytische H2 O2 evolutieprestaties die werden bereikt via de ultradunne Bi4 O5 Br2 nanosheets met geschikte zuurstofvacatures, en onthulde het mechanisme dat dunne structuur en zuurstofvacatures gezamenlijk de piëzokatalytische activiteit versterken.
De resultaten zijn gepubliceerd in het Chinese Journal of Catalysis .
Ultradunne Bi4 O5 Br2 Nanosheets met regelbare zuurstofvacancy-concentraties worden gesynthetiseerd door een eenstaps solvothermische methode door de verhouding van water tot ethyleenglycol af te stemmen. Experimenten en theoretische berekeningen hebben aangetoond dat Bi4 O5 Br2 met de juiste zuurstofvacatures vertoont dramatische prestaties voor piëzokatalytische H2 O2 productie.
Aan de ene kant vergroten zuurstofvacatures en dunne structuur grotendeels de piëzo-elektrische eigenschappen en het piëzo-elektrische potentieel van Bi4 O5 Br2 , die de scheiding en overdracht van piëzo-geïnduceerde ladingen verbeteren. Aan de andere kant bevorderen zuurstofvacatures de zuurstofadsorptie en -activering op het oppervlak van Bi4 O5 Br2 , en leiden tot een voortdurend verminderde Gibbs-vrije energie van het reactiepad.
Daarom de piëzokatalytische H2 O2 productieprestaties van Bi4 O5 Br2 met de juiste zuurstofvacatures is hoger dan die van andere veelgebruikte piëzokatalysatoren.