Fotorredução de dióxido de carbono altamente eficiente, guiada por aprendizado de máquina e cálculo de primeiros princípios
BiOBr-Bi-g-C3 N4 heterojunção com canais duplos de transferência de elétrons foi construída com sucesso, o que pode localizar os portadores fotoexcitados nas intercamadas em vez de distribuí-los aleatoriamente, resultando em um aumento de 4,7 e 3,1 vezes em comparação com Bi-BiOBr e Bi-g-C3 N4 amostras. Crédito:Jornal Chinês de Catálise Redução fotocatalítica de CO2 A utilização de combustíveis de alto valor à base de carbono tem um enorme potencial para enfrentar a crescente crise energética. No entanto, a alta energia da ligação C=O do CO2 moléculas (750 kJ·mol
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) torna um desafio ativar e reduzir o CO2 .
Portanto, a construção de fotocatalisadores com novas vias de transferência de elétrons é significativa. Comparado com o tradicional canal de transferência de elétrons único, o desenvolvimento de canais multieletrônicos baseados em materiais em camadas tem vantagens óbvias na melhoria do transporte de transportadores. No entanto, o projeto racional de um modelo fotocatalítico desejável para canais multieletrônicos com parâmetros otimizados é bastante desafiador.
Recentemente, um estudo intitulado "Construindo canais duplos de transferência de elétrons para acelerar o CO2 fotorredução guiada por aprendizado de máquina e cálculo de primeiros princípios" foi projetada e liderada pelo Prof. Jizhou Jiang do Instituto de Tecnologia de Wuhan, China.
Este trabalho combina cálculo de primeiros princípios e aprendizado de máquina para prever e preparar com sucesso um novo BiOBr-Bi-g-C3 N4 estrutura sanduíche com canais duplos de transporte de elétrons para CO fotocatalítico2 redução. Existem três razões principais para a atividade favorável da nova estrutura:
(1) o introduzido g-C3 N4 nanofolhas demonstram uma estrutura de nível de energia semelhante ao BiOBr, que se beneficia por formar um estado de superposição eletrônica;
(2) os portadores excitados podem ser separados e transferidos eficientemente devido aos canais especiais de transferência de elétrons duplos;
(3) uma vez que o portador fotogerado de BiOBr e g-C3 N4 têm comportamento de decaimento de tempo diferente, um mecanismo de reação em escala de tempo múltiplo para CO2 a redução pode ser construída para otimizar a via de reação.
Um desempenho fotocatalítico aprimorado de CO2 redução (43 μmol g
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h
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) é recebido pelo BiOBr-Bi-g-C3 N4 estrutura de poço quântico. Cinco modelos de aprendizado de máquina foram utilizados para explorar a lei linear dos vários fatores de influência na eficiência de canais multieletrônicos. O mecanismo de fotocatálise foi investigado sistematicamente.
Os resultados foram publicados no Chinese Journal of Catalysis .
Mais informações: Lijing Wang et al, Construindo canais duplos de transferência de elétrons para acelerar a fotorredução de CO2 guiada por aprendizado de máquina e cálculo de primeiros princípios, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64546-2 Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências
