Cientistas da Universidade de Energia Elétrica de Xangai da Faculdade de Energia e Engenharia Mecânica desenvolveram um novo fotocatalisador de remoção de mercúrio de alta eficiência.



Eles publicaram seu trabalho em Energy Material Advances .

"É imperativo desenvolver tecnologia de remoção fotocatalítica de mercúrio que economize energia, seja segura e sustentável", disse o autor do artigo Wu Jiang, professor da Faculdade de Energia e Engenharia Mecânica da Universidade de Energia Elétrica de Xangai. “Atualmente, as tecnologias termocatalíticas representam a maior parte do mercado, mas são limitadas em termos de custos de fabricação e sustentabilidade”,

Wu explicou que, como alternativa à tecnologia termocatalítica, a tecnologia de fotocatálise tem várias vantagens significativas, especialmente como uma tecnologia fotocatalítica de remoção de mercúrio para gases de combustão, que pode controlar efetivamente as emissões de mercúrio dos gases de combustão.

"A tecnologia fotocatalítica utiliza o princípio de conversão de energia solar em energia química, que tem grande potencial na solução do problema da poluição do ar e possui características de respeito ao meio ambiente, economia de energia, segurança e desenvolvimento sustentável", disse Wu.

"A tecnologia fotocatalítica de remoção oxidativa de mercúrio [usa] a geração de radicais livres ativos sob luz visível, [oxida] Hg ⁰ para Hg ²⁺ , e [usa] equipamentos existentes de poluição do ar para remover o mercúrio. A tecnologia não tem poluição secundária, tem boa estabilidade e é aplicada gradativamente no controle de poluentes.”

No entanto, a tecnologia fotocatalítica não pode ser simplesmente substituída pela tecnologia catalítica térmica para remover o mercúrio dos gases de combustão. Os fotocatalisadores eficientes para remoção de mercúrio precisam ter as seguintes condições:

(1) Pequeno intervalo de banda, que pode melhorar a faixa espectral de resposta e melhorar a taxa de utilização da energia luminosa.

(2) Deve-se garantir que o potencial da banda de valência do material seja corrigido em comparação com o potencial que pode produzir uma substância oxidante forte, e o potencial de condução do material deve ser mais negativo do que o potencial que pode produzir uma substância oxidante forte. .

(3) Mais sítios ativos:a visão atual da comunidade catalítica é que o sítio ativo tem a maior atividade fotocatalítica, portanto, é necessária uma área superficial específica maior para carregar mais sítios ativos e melhorar a atividade do fotocatalisador.

(4) Maior vida útil do portador, transição de elétrons de excitação de fótons, produz pares elétron-buraco, uma vez que a recombinação in vivo do elétron e do buraco, não será capaz de ocorrer reação de redução catalítica, portanto, aumentar a vida do portador é melhorar a probabilidade da reação entre buracos de elétrons e mercúrio. De acordo com Wu, o desenvolvimento e o aprimoramento da tecnologia fotocatalítica de remoção de mercúrio ainda têm um longo caminho a percorrer.

Wu Jiang e sua equipe revisaram trabalhos anteriores e desenvolveram uma série de materiais fotocatalíticos de remoção de mercúrio à base de bismuto. "A estratégia de construção de heterojunções pode ajustar efetivamente a estrutura do nível de energia dos fotocatalisadores compostos, otimizar o desempenho da fotoresposta e acelerar o transporte eficiente e a separação dos transportadores."

"Neste trabalho, introduzimos engenharia de defeitos e acoplamos g-C₃ N₅ , o que melhora ainda mais o desempenho de remoção fotocatalítica de mercúrio de materiais à base de bismuto. Nossos resultados fornecem suporte teórico para a aplicação de g-C₃ N₅ e seus compósitos na área de remoção de mercúrio de gases de combustão."

"Para desenvolver materiais de remoção fotocatalítica de mercúrio confiáveis ​​e estáveis, construímos um g-C₃ N₅ /Bi₅ O₇ Eu componho fotocatalisador por calcinação."

"A estrutura única de heterojunção do esquema Z do compósito tem vacâncias de nitrogênio e oxigênio, o que facilita a separação e migração eficiente de elétrons e buracos. Wu disse. Neste trabalho, o mecanismo de reação fotocatalítica de remoção de mercúrio do campo elétrico embutido e da estrutura do defeito co- tratamento é proposto. Este trabalho abre um novo caminho para a síntese e desenvolvimento de g-C₃. N₅ materiais de heterojunção fotocatalítica."

Mais informações: Weiqun Chu et al, Heterojunção de esquema Z g-C 3 N 5 /Bi 5 O 7 I Fotocatalisador de remoção de mercúrio de alta eficiência, Avanços em materiais energéticos (2023). DOI:10.34133/energymatadv.0064
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