För att möjliggöra storskalig väteproduktion med hjälp av solenergi, partikelfotokatalysatorer forskas som en enkel och kostnadseffektiv lösning för att dela upp vatten till väte och syre. Det är nödvändigt att utveckla en fotokatalysator som effektivt kan använda synligt ljus, som står för en stor del av solenergin, i vattensönderdelningsreaktionen. Bariumtantaloxinitrid (BaTaO ₂ N) är ett oxynitrid-halvledarmaterial som absorberar synligt ljus upp till 650 nm och har en bandstruktur som kan sönderdela vatten till väte och syre. Tills helt nyligen, det hade inte varit möjligt att ladda BaTaO ₂ N-granulat med fina partiklar som samkatalysator, som är reaktionsaktiva platser, med god vidhäftning och hög spridning.

I denna studie ledd av Research Initiative for Supra-Materials vid Shinshu University, de fina samkatalysatorpartiklarna visade sig vara mycket dispergerade på ytan av de enkristallfina partiklarna av BaTaO ₂ N syntetiserats med flussmedelsmetoden när impregnerings-reduktionsmetoden och fotoutfällningsmetoden tillämpades sekventiellt.

Som ett resultat, effektiviteten av hydreringsreaktionen med användning av BaTaO ₂ N-fotokatalysator har förbättrats till nästan 100 gånger den konventionella, och effektiviteten av tvåstegs excitationstyp (Z-schematyp) vattensönderdelningsreaktion i kombination med syrealstringsfotokatalysatorn har också förbättrats. Transient absorptionsspektroskopi avslöjar att de Pt-assisterade katalysatormikropartiklarna som stöds av den nya metoden är mindre benägna att inducera rekombination av elektroner och hål eftersom de effektivt extraherar elektroner från BaTaO ₂ N fotokatalysator.

Genom att stödja en liten mängd Pt-samkatalysator med impregnerings-reduktionsmetoden i förväg, reduktionsreaktionen på fotokatalysatorn främjas utan agglutinering av fina Pt-partiklar. Som ett resultat, Fina Pt-samkatalysatorpartiklar stöds jämnt av fotoavsättning på BaTaO ₂ N partiklar. Den resulterande utvinningen av elektricitet med Pt-samkatalysator-fingranuler anses ha fortskridit effektivt.

Det bekräftades också att användningen av BaTaO ₂ N, som syntetiseras med ett lämpligt flussmedel och har en låg densitet av defekter, är också viktigt för att stödja en högdispergerad Pt-samkatalysator. Denna studie förbättrade dramatiskt aktiviteten hos BaTaO ₂ N-fotokatalysator och förtydligade dess mekanism. Resultaten av denna forskning förväntas leda till utvecklingen av långvåglängdskänsliga fotokatalysatorer som driver vattennedbrytningsreaktionen med hög effektivitet.