Наноструктурований оксигалогенідний каталізатор демонструє рекордну ефективність у виробництві сонячного пального

Нові горизонти у виробництві водню за допомогою фотокаталізаторів

У світі, де альтернативна енергетика стає все більш актуальною, науковці не перестають дивувати новими відкриттями. Одне з останніх приводить нас до Інституту 科学 Токіо, де дослідники змогли досягти надзвичайного прогресу у виробництві пального на основі сонячної енергії. Вони розробили наноразмірний пористий фотокаталізатор, який значно покращує виробництво водню з води, а також перетворення вуглекислого газу у форму кислоти за допомогою сонячного світла.

Чудовий новий матеріал: Pb2Ti2O5.4F1.2 (PTOF)

Новий матеріал, який отримав назву Pb2Ti2O5.4F1.2 (PTOF), демонструє близько 60 разів більшу активність у порівнянні з раніше відомими фотокаталізаторами оксигалідів. Фотокаталізатори, які використовуються для запуску хімічних реакцій під впливом сонячного світла, тепер можуть бути ще ефективнішими. Після поглинання світла, вони виробляють електрони та дірки, які запускають такі реакції, як виробництво водню та перетворення CO2. PTOF особливо відзначається своєю здатністю поглинати видиме світло та стійкістю до окислювальної деградації.

Інноваційні методи синтезу

Дослідження, яке провадили професори Казухіко Маеда з Наукового Токіо та Осаму Ісітані з Університету Хіросіми, зосереджується на створенні високопористих наночастинок PTOF за допомогою мікрохвильового гідротермального процесу. Їхнє дослідження, опубліковане в липні 2025 року, стало важливим кроком на шляху масштабованого та екологічного дизайну фотокаталітичних матеріалів.

“Метод синтезу, встановлений у цьому дослідженні, дозволяє досягти світового рівня фотокаталітичної продуктивності для виробництва H2 та перетворення CO2 у формі кислоти серед фотокаталізаторів оксигалідів, використовуючи екологічно чистий процес”, – зазначив Маеда.

Масштаби та ефективність

Ключ до успіху даного підходу лежить у контролі розміру частинок та морфології. Зменшивши розмір частинок, дослідницька команда знайшла спосіб знизити дистанцію переміщення фотогенерованих заряджених носіїв, що, у свою чергу, знизило рівні рекомбінації. Результати цього дослідження перевершили всі очікування: PTOF, отриманий з лимонної кислоти, зміг досягти збільшення виробництва водню у шістдесят разів у порівнянні з зразком на основі TiCl4.

Фотокаталізаційні тести виявили рекордно високі показники продуктивності для цієї категорії матеріалів. Мікрохвильовий синтез,