Оптимизация фотокатализаторов ускорит переход на чистую энергию

Исследователи из Университета Осаки в 3 раза повысили квантовую эффективность фотокатализатора PbBiO₂Cl за счет соотношения параметров микроволновой проводимости с временным разрешением (МПВР) и генерирования кислорода.

Команда изучала фотокаталитическую активность оксигалогенидных материалов, сообщает phys.org. Авторы надеются, что выводы проекта помогут в разработке эффективных продуктов для запуска химических процессов.

Результаты исследования представлены в научном журнале ACS Energy Letters.

Фотокатализаторы, используемые для расщепления воды, могут превратить водород в потенциальный источник чистой энергии. Но оптимизация материалов обычно требует времени. Исследователи из Университета Осаки продемонстрировали связь простых для измерения величин и функций катализатора, которая может ускорить работу.

Оптимизация включает оценку площади поверхности, кристалличности и электронных свойств. Исследователи показали отношения между МПВР и фотокаталитическими характеристиками полупроводниковых материалов. Первая величина позволяет оценивать продукт в порошковой форме, повышающей производительность.

«Нам удалось показать, что скорость выделения кислорода в фотокатализаторе, по которой измеряется активность, может определяться по фотопроводимости и периоду полураспада, устанавливаемому МПВР, – объяснил ведущий автор работы, Хадзимэ Судзуки. – Применение этого отношения к материалам повышает эффективность оценки их потенциала».

Команда использовала выводы для определения оптимальной температуры обработки мало изучаемого соединения, PbBiO₂Cl. Ученым удалось получить аналог продукта с квантовой эффективностью 3% – в 3 раза выше, чем получали авторы прошлых исследований при больших температурах.

«Надеемся, что обнаруженные принципы помогут увеличить КПД и упростить изучение материалов в поисках кандидатов в катализаторы и оптимальных условий синтеза, – объяснил автор статьи Акинори Саэки. – Процесс может ускорить развитие сектора чистой энергии».