Il gruppo di ricerca guidato dal professor Zhenhui Kang della Soochow University ha introdotto la sintesi, le caratteristiche strutturali e le proprietà chimiche fotoelettriche dei punti di carbonio (CD) e le loro applicazioni nella conversione fotocatalitica. Inoltre, viene discussa una nuova tecnica di caratterizzazione del processo fotocatalitico, tensione/corrente fotoindotta transitoria (TPC/TPV), nel sistema catalitico dei CD.

I vantaggi unici e il grande potenziale dei CD nella conversione e nello stoccaggio di energia pulita non possono essere ignorati. Inoltre, la fotoelettrocatalisi ha un processo interfacciale molto complesso, quindi è molto difficile studiare a fondo il meccanismo. Le tecnologie di caratterizzazione esistenti sono facili da ottenere informazioni sullo stato stazionario nel processo di fotoelettrocatalisi, ma è difficile riflettere il cambiamento durante il processo di reazione.

Pertanto, l'articolo del Prof. Kang, pubblicato sull'International Journal of Extreme Manufacturing , ha introdotto un nuovo metodo di analisi in situ e caratterizzazione cinetica, con i CD come modello eccellente. La tecnologia TPV è stata utilizzata per raccogliere e analizzare il processo dinamico influenzato dai CD nel processo fotoelettrocatalitico. Come nuove tecnologie di rilevamento senza contatto, la tensione/corrente fotoindotta transitoria (TPV/TPC) è stata sviluppata per rilevare e studiare la cinetica di trasferimento di carica, che può riflettere in modo sensibile la complessa separazione degli elettroni e il comportamento di trasferimento nei foto/elettrocatalizzatori .

Combinando la tecnica dell'elettrodo rotante con la risposta fotovoltaica transitoria, viene stabilito un modello di metodo per il processo dinamico di estrazione direzionale di fotoelettroni e forzatura fotocatalitica in situ. L'idea di base coinvolta nel metodo si basa sul movimento direzionale della carica in risposta alla fototensione. Prendendo come esempio la reazione di decomposizione dell'acqua, il numero di elettroni trasferiti nella semireazione fotocatalitica può essere ottenuto in situ da variazioni transitorie di corrente indotte dalla luce nel disco/elettrodo ad anello.

I dati raccolti con una risoluzione temporale di 50 ns puntando un laser pulsato di 4 ns sul campione possono fornire informazioni dettagliate sul trasferimento di carica, l'immagazzinamento, i processi di ricombinazione e le reazioni catalitiche basate sulla fotocarica. L'intera rappresentazione copre i tempi di reazione da microsecondi a secondi. Confrontando parametri come intensità massima, forma della curva, tempo di intensità massima, area integrata e costante di decadimento, è possibile ottenere direttamente o indirettamente la cinetica del trasporto di elettroni interfacciale e la cinetica di reazione dei processi catalitici in situ. Questi dati sulla risposta fotoelettrica possono aiutarci a determinare il sito attivo catalitico, il centro catalitico e le caratteristiche del reagente e possono persino essere utilizzati per scoprire nuove proprietà dei materiali catalitici oltre le aspettative.

Il professor Kang ha affermato:"I CD potrebbero non rappresentare i catalizzatori più efficienti, ma apportano una comprensione rivoluzionaria del meccanismo catalitico e del principio di progettazione del catalizzatore. La tecnologia TPV potrebbe non rappresentare le tecniche più avanzate e universali, ma fornisce informazioni nuove e specifiche su cinetica di trasferimento di elettroni per il meccanismo catalitico e la progettazione del catalizzatore". + Esplora ulteriormente

Gli scienziati acquisiscono un'immagine di trasferimento di elettroni nel processo di elettrocatalisi