O grupo de pesquisa liderado pelo professor Zhenhui Kang da Soochow University apresentou a síntese, características estruturais e propriedades químicas fotoelétricas dos pontos de carbono (CDs) e suas aplicações na conversão fotocatalítica. Além disso, também é discutida uma nova técnica de caracterização de processos fotocatalíticos, tensão/corrente foto-induzida transiente (TPC/TPV), em sistema catalítico de CDs.
As vantagens únicas e o grande potencial dos CDs na conversão e armazenamento de energia limpa não podem ser ignorados. Além disso, a fotoeletrocatálise possui um processo interfacial muito complexo, por isso é muito difícil estudar profundamente o mecanismo. As tecnologias de caracterização existentes são fáceis de obter informações de estado estacionário no processo de fotoeletrocatálise, mas é difícil refletir a mudança durante o processo de reação.

Portanto, o artigo do Prof. Kang, publicado no International Journal of Extreme Manufacturing , introduziu um novo método de análise in situ e caracterização cinética, tendo os CDs como um excelente modelo. A tecnologia TPV foi utilizada para coletar e analisar o processo dinâmico afetado por CDs no processo fotoeletrocatalítico. Como novas tecnologias de detecção sem contato, a tensão/corrente foto-induzida transiente (TPV/TPC) foi desenvolvida para detectar e estudar a cinética de transferência de carga, que pode refletir sensivelmente a separação de elétrons complexa e o comportamento de transferência em foto/eletrocatalisadores .

Ao combinar a técnica do eletrodo rotativo com a resposta de fotovoltagem transiente, é estabelecido um modelo de método para o processo dinâmico de extração direcional de fotoelétrons e forçamento fotocatalítico in situ. A idéia básica envolvida no método é baseada no movimento direcional de carga em resposta à fotovoltagem. Tomando a reação de decomposição da água como exemplo, o número de elétrons transferidos na semi-reação fotocatalítica pode ser obtido in situ por mudanças de corrente induzidas por luz transiente no eletrodo disco/anel.

Os dados coletados com uma resolução temporal de 50 ns por um laser pulsado de 4 ns na amostra podem fornecer informações detalhadas sobre transferência de carga, armazenamento, processos de recombinação e reações catalíticas baseadas em fotocarga. Toda a representação abrange os tempos de reação de microssegundos a segundos. Ao comparar os parâmetros como intensidade máxima, forma da curva, tempo de intensidade máxima, área integrada e constante de decaimento, a cinética de transporte de elétrons interfacial e a cinética de reação de processos catalíticos in situ podem ser obtidas direta ou indiretamente. Esses dados de resposta fotoelétrica podem nos ajudar a determinar o sítio ativo catalítico, o centro catalítico e as características dos reagentes, e podem até ser usados ​​para descobrir novas propriedades de materiais catalíticos além das expectativas.

O professor Kang disse:"Os CDs podem não representar os catalisadores mais eficientes, mas trazem uma compreensão revolucionária sobre o mecanismo catalítico e o princípio de design do catalisador. A tecnologia TPV pode não representar as técnicas mais avançadas e universais, mas traz uma informação nova e específica sobre cinética de transferência de elétrons para mecanismo catalítico e design de catalisador." + Explorar mais

Cientistas capturam imagem de transferência de elétrons em processo de eletrocatálise