Riduzione fotocatalitica della CO2 I combustibili ad alto valore basati sul carbonio hanno un enorme potenziale per affrontare la crescente crisi energetica. Tuttavia, l'elevata energia di legame C=O della CO2 molecole (750 kJ·mol -1 ) rende difficile l'attivazione e la riduzione della CO2 .
Pertanto, la costruzione di fotocatalizzatori con nuovi percorsi di trasferimento degli elettroni è significativa. Rispetto al tradizionale canale di trasferimento elettronico singolo, lo sviluppo di canali multielettronici basati su materiali stratificati presenta evidenti vantaggi nel miglioramento del trasporto dei portatori. Tuttavia, la progettazione razionale di un modello fotocatalitico desiderabile per canali multielettronici con parametri ottimizzati è piuttosto impegnativa.
Recentemente, uno studio intitolato "Costruire canali di trasferimento di elettroni doppi per accelerare la CO2 la fotoriduzione guidata dall'apprendimento automatico e dal calcolo dei principi primi" è stata progettata e guidata dal Prof. Jizhou Jiang del Wuhan Institute of Technology, Cina.
Questo lavoro combina il calcolo dei principi primi e l'apprendimento automatico per prevedere e preparare con successo un nuovo BiOBr-Bi-g-C3 N4 struttura a sandwich con doppi canali di trasporto degli elettroni per CO2 fotocatalitica riduzione. Ci sono tre ragioni principali per l'attività favorevole della nuova struttura:
(1) l'introduzione g-C3 N4 i nanofogli dimostrano una struttura a livello energetico simile con BiOBr, che beneficia della formazione di uno stato di sovrapposizione elettronica;
(2) i portatori eccitati possono essere separati e trasferiti in modo efficiente grazie agli speciali canali di trasferimento elettronico doppi;
(3) dal portatore fotogenerato di BiOBr e g-C3 N4 hanno un diverso comportamento di decadimento temporale, un meccanismo di reazione su più scala temporale per la CO2 la riduzione può essere costruita per ottimizzare il percorso della reazione.
Una prestazione fotocatalitica migliorata della CO2 riduzione (43 μmol g -1 h -1 ) viene ricevuto dal BiOBr-Bi-g-C3 N4 struttura del pozzo quantistico. Sono stati utilizzati cinque modelli di apprendimento automatico per esplorare la legge lineare dei vari fattori di influenza sull'efficienza dei canali multielettronici. Il meccanismo della fotocatalisi è stato studiato sistematicamente.
I risultati sono stati pubblicati sul Chinese Journal of Catalysis .
Ulteriori informazioni: Lijing Wang et al, Costruzione di canali di trasferimento di elettroni doppi per accelerare la fotoriduzione della CO2 guidata dall'apprendimento automatico e dal calcolo dei principi primi, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64546-2
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
