Acelerando a jornada em direção à energia limpa por meio da otimização do fotocatalisador
p (À direita) Esquema da reação fotocatalítica. (Esquerda) Muitos fatores que afetam o desempenho fotocatalítico. Crédito:Universidade de Osaka
p Os pesquisadores da Universidade de Osaka estudaram a atividade fotocatalítica dos materiais oxialídicos e foram capazes de demonstrar uma relação entre os parâmetros medidos pela condutividade de microondas resolvida no tempo (TRMC) e a geração de oxigênio. Usando o relacionamento, eles otimizaram a temperatura de processamento para a síntese do fotocatalisador PbBiO
2 Cl, resultando em uma melhoria de três vezes na eficiência quântica aparente em comparação com relatórios anteriores. Espera-se que as descobertas permitam uma triagem de alto rendimento e um desenvolvimento eficiente de fotocatalisadores. p Os fotocatalisadores que captam a energia da luz e a usam para dividir a água em hidrogênio e oxigênio podem fazer do hidrogênio uma fonte potencial de energia limpa. Contudo, a otimização de materiais candidatos a fotocatalisadores geralmente requer um investimento de tempo considerável. Agora, pesquisadores da Universidade de Osaka demonstraram uma ligação entre quantidades fáceis de medir e o desempenho do catalisador que pode fornecer um método de avaliação rápido.
p A conversão de energia luminosa em energia química usando fotocatalisadores tem sido amplamente relatada, mas a otimização contínua de materiais fotocatalíticos é crítica para sua aplicação bem-sucedida. As propriedades dos fotocatalisadores, incluindo sua área de superfície, cristalinidade e vários recursos eletrônicos, afetam sua atividade. Essas propriedades podem ser influenciadas pelas técnicas e condições específicas usadas para prepará-las, levando assim a uma ampla gama de materiais que podem ser avaliados.
p O material de teste é um processo demorado que ainda não foi acelerado - até agora. Em um relatório publicado em
Cartas de energia ACS , Os pesquisadores de Osaka mostraram a relação entre as medições de condutividade de microondas resolvida no tempo (TRMC) e o desempenho fotocatalítico de materiais semicondutores. TRMC é um processo que permite que fotocatalisadores sejam avaliados na forma de pó, o que leva a um rendimento significativamente maior.
p Estrutura cristalina dos fotocatalitos 1 e 2 de oxialeto. Crédito:Universidade de Osaka
p "Conseguimos mostrar que a taxa de evolução de oxigênio de um fotocatalisador - que é uma medida de atividade - pode ser determinada a partir da fotocondutividade e da meia-vida determinada por TRMC, "explica o autor principal do estudo Hajime Suzuki." Aplicar esta relação aos materiais torna a avaliação de seu potencial muito mais eficiente. "
p Os pesquisadores usaram suas descobertas para determinar a temperatura de processamento ideal para um material que não havia sido amplamente estudado, PbBiO
2 Cl, e foram capazes de produzir um análogo que tinha uma eficiência quântica aparente de 3 por cento - três vezes maior do que havia sido alcançada em estudos anteriores usando temperaturas de processamento mais altas.
p (a) Produto da intensidade da fotocondutividade de micro-ondas e seu tempo de vida do fotocataleto 2 de oxialeto vs temperatura de calcinação. As medições de microondas sugerem a temperatura ideal de 600 ℃, que é 100 ℃ mais baixa do que a relatada. (b) Taxa de evolução de O2 do fotocataleto 2 de oxialeto preparado por diferentes temperaturas de calcinação. Crédito:Universidade de Osaka
p "Esperamos que os princípios de nossas descobertas possam ser amplamente aplicados para melhorar a eficiência e a facilidade dos materiais de triagem, encontrar candidatos, e escolher as condições de síntese, "O autor correspondente do estudo, Akinori Saeki, explica." Em termos de um quadro mais amplo, processos de alto rendimento podem acelerar o desenvolvimento de soluções de energia mais limpa. "
