Наноструктурований оксихалідний каталіст забезпечує рекордну ефективність сонячного пального
Інновації у фотокаталізі: Новий матеріал для виробництва водню та перетворення CO2
Сонячна енергія продовжує відкривати нові горизонти в альтернативній енергетиці. Зокрема, Інститут науки Токіо спільно з Університетом Хіросіми представив значне досягнення – розробку нановмісного, пористого фотокаталізатора на базі матеріалу Pb2Ti2O5.4F1.2 (PTOF). Цей прорив має потенціал суттєво збільшити виробництво водню з води та перетворення вуглекислого газу в формікислоту, використовуючи сонячне світло.
Властивості та переваги нового матеріалу
Матеріал PTOF демонструє приблизно 60 разів вищу активність, ніж попередні фотокаталізатори на основі оксигалогенів. Це відкриття відкриває шлях для ефективного використання сонячного світла в хімічних реакціях. Фотокаталізатори всмоктують сонячне світло, виробляють електрони і дірки, які ініціюють реакції, такі як виробництво водню і перетворення CO2. PTOF має здатність поглинати видиме світло та відзначається стійкістю до окислювальної деградації.
Метод гідротермічного синтезу з мікрохвильовим нагріванням
Під керівництвом професорів Казухіко Маеади та Осаму Ішитані було розроблено високопористі наночастинки PTOF. Цей процес, опублікований онлайн 9 липня 2025 року, запропонував нову схему для масштабованого та екологічного дизайну фотокаталітичних матеріалів. Як зазначив Маеда: “Метод синтезу, встановлений у цьому дослідженні, забезпечує світовий рівень фотокаталітичної продуктивності, використовуючи екологічно чистий процес.”
Переваги контролю за розміром частинок
Ключ до успіху полягає у контролі за розміром частинок і морфологією. Мінімізація розміру частинок дозволяє скоротити відстань подорожі для фотогенерованих носіїв заряду, знижуючи швидкість їх рекомбінації. Це досягнення виділяється на фоні звичайних методів, які часто ризикують структурними дефектами, зберігаючи при цьому цілісність каталізатора.
Ефективність та результати каталітичних випробувань
Каталітичні випробування показали вражаючі результати. PTOF, отриманий з лимонної кислоти, продемонстрував шістдесятикратне збільшення виробництва водню у порівнянні зі зразком на основі TiCl4. Він досяг квантового виходу 15% при 420 нм. Для перетворення CO2 у формікислоту, PTOF, отриманий з тартарної кислоти, продемонстрував 10% квантового виходу у комбінації з молекулярним рутеністим фотокаталізатором. Обидва ці результати встановлю
