Kolprickar (CD-skivor) kan användas som en bra modellkatalysator för TPV-testsystem, och en mängd olika databearbetningsmetoder kan användas för att uppnå djupgående forskning om den aktiva platsen, reaktionstyp, reaktionsmekanism, laddningstransportkinetisk process och andra aspekter. Kredit:Yunjie Zhou, Fan Liao, Yang Liu och Zhenhui Kang.
Forskargruppen ledd av professor Zhenhui Kang från Soochow University introducerade syntesen, strukturella egenskaper och fotoelektriska kemiska egenskaper hos kolprickar (CD) och deras tillämpningar vid fotokatalytisk omvandling. Dessutom diskuteras en ny teknik för fotokatalytisk processkarakterisering, transient fotoinducerad spänning/ström (TPC/TPV), i CD:s katalytiska system.
De unika fördelarna och stora potentialen hos CD-skivor vid omvandling och lagring av ren energi kan inte ignoreras. Dessutom har fotoelektrokatalys en mycket komplex gränssnittsprocess, så det är mycket svårt att på djupet studera mekanismen. De befintliga karakteriseringsteknologierna är lätta att få fram steady-state information i fotoelektrokatalysprocessen, men det är svårt att spegla förändringen under reaktionsprocessen.
Därför är Prof. Kangs artikel, publicerad i International Journal of Extreme Manufacturing , introducerade en ny metod för in-situ analys och kinetisk karakterisering, med CD-skivor som en utmärkt modell. TPV-teknik användes för att samla in och analysera den dynamiska processen som påverkas av CD-skivor i fotoelektrokatalytisk process. Som nya beröringsfria detektionsteknologier har transient fotoinducerad spänning/ström (TPV/TPC) utvecklats för att detektera och studera laddningsöverföringskinetiken, som känsligt kan återspegla den komplexa elektronseparationen och överföringsbeteendet i foto-/elektrokatalysatorer .
Genom att kombinera den roterande elektrodtekniken med det transienta fotospänningssvaret etableras en metodmodell för den dynamiska processen av fotoelektronriktningsextraktion och fotokatalytisk forcering in situ. Grundtanken i metoden är baserad på den riktade laddningsrörelsen som svar på fotospänning. Om man tar vattensönderdelningsreaktionen som ett exempel, kan antalet överförda elektroner i den fotokatalytiska halvreaktionen erhållas in situ genom transienta ljusinducerade strömförändringar i skivan/ringelektroden.
Data som samlas in med en tidsmässig upplösning på 50 ns genom att lysa en 4 ns pulsad laser på provet kan ge detaljerad information om laddningsöverföring, lagring, rekombinationsprocesser och fotoladdningsbaserade katalytiska reaktioner. Hela representationen täcker reaktionstider från mikrosekunder till sekunder. Genom att jämföra parametrarna såsom maximal intensitet, kurvform, maximal intensitetstid, integrerad yta och avklingningskonstant, kan kinetiken för gränsytelektrontransport och reaktionskinetik för katalytiska processer in situ erhållas direkt eller indirekt. Dessa fotoelektriska svarsdata kan hjälpa oss att bestämma det katalytiska aktiva stället, katalytiska centrum och reaktantegenskaper, och kan till och med användas för att upptäcka nya egenskaper hos katalytiska material över förväntan.
Professor Kang sa:"CD-skivor kanske inte representerar de mest effektiva katalysatorerna, men de ger en revolutionerande förståelse för katalytisk mekanism och katalysatordesignprincip. TPV-tekniken kanske inte representerar de mest avancerade och universella teknikerna, men den ger ny och specifik information om elektronöverföringskinetik för katalytisk mekanism och katalysatordesign." + Utforska vidare
