Som en viktig kemisk råvara är väteperoxid (H2 O2 ) används i stor utsträckning inom olika aspekter av industrin och livet. Den industriella antrakinonmetoden för H2 O2 produktionen har de allvarliga bristerna, såsom hög förorening och energiförbrukning. Genom att använda allestädes närvarande mekanisk energi, piezokatalytisk H2 O2 Evolution har visat sig vara en lovande strategi, men dess framsteg hindras av otillfredsställd energiomvandlingseffektivitet.
Bi4 O5 Br2 betraktas som ett mycket attraktivt fotokatalytiskt material på grund av sin unika sandwichstruktur, utmärkta kemiska stabilitet, goda förmåga att fånga upp synligt ljus och lämpliga bandstruktur. Eftersträvad av sin icke-centrosymmetriska kristallstruktur, har piezoelektrisk prestanda börjat komma in i forskarnas vision nyligen.
Dess potential som en effektiv piezokatalysator är dock långt ifrån utnyttjad, särskilt effekterna av defekter på piezokatalys och piezokatalytisk H2 O2 produktion över Bi4 O5 Br2 förblir knapphändig. Således ger mekanisk energidriven piezokatalys en lovande metod för H2 O2 syntes från rent vatten med stor attraktion.
Nyligen rapporterade en forskargrupp ledd av professor Hongwei Huang från China University of Geosciences enastående piezokatalytisk H2 O2 evolution prestanda som uppnåddes över ultratunn Bi4 O5 Br2 nanoark med lämpliga syrevakanser, och avslöjade mekanismen att tunn struktur och syrevakanser tillsammans förstärker den piezokatalytiska aktiviteten.
Resultaten publicerades i Chinese Journal of Catalysis .
Ultratunn Bi4 O5 Br2 nanoark med kontrollerbara syrevakanskoncentrationer syntetiseras med en solvotermisk metod i ett steg genom att ställa in förhållandet mellan vatten och etylenglykol. Experiment och teoretiska beräkningar har visat att Bi4 O5 Br2 med lämpliga syrevakanser uppvisar dramatiska prestanda för piezokatalytisk H2 O2 produktion.
Å ena sidan ökar syrevakanser och tunn struktur i hög grad de piezoelektriska egenskaperna och den piezoelektriska potentialen hos Bi4 O5 Br2 , som förbättrar separationen och överföringen av piezoinducerade laddningar. Å andra sidan främjar syrevakans syreadsorption och aktivering på ytan av Bi4 O5 Br2 , och leda till konstant minskad Gibbs fria energi i reaktionsvägen.
Därför den piezokatalytiska H2 O2 produktionsprestanda för Bi4 O5 Br2 med lämpliga syrevakanser är högre än för andra vanligt använda piezokatalysatorer.
Mer information: Hao Cai et al, Oxygen vakanser medierade ultratunna Bi4O5Br2 nanoark för effektiv generering av piezokatalytisk peroxidväte i rent vatten, Chinese Journal of Catalysis (2024). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64591-7
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
