Gli scienziati della Shanghai University of Electric Power of College of Energy and Mechanical Engineering hanno sviluppato un nuovo fotocatalizzatore ad alta efficienza per la rimozione del mercurio.
Hanno pubblicato il loro lavoro su Energy Material Advances .
"È imperativo sviluppare una tecnologia di rimozione del mercurio fotocatalitica sicura, sostenibile e a risparmio energetico", ha affermato l'autore dell'articolo Wu Jiang, professore presso il College of Energy and Mechanical Engineering dell'Università di Energia Elettrica di Shanghai. "Attualmente, le tecnologie termocatalitiche rappresentano la maggior parte del mercato, ma sono limitate in termini di costi di produzione e sostenibilità,"
Wu ha spiegato che come alternativa alla tecnologia termocatalitica, la tecnologia della fotocatalisi presenta numerosi vantaggi significativi, in particolare come tecnologia di rimozione del mercurio fotocatalitica per i gas di combustione, che può controllare efficacemente le emissioni di mercurio dei gas di combustione.
"La tecnologia fotocatalitica utilizza il principio di conversione dell'energia solare in energia chimica, che ha un grande potenziale nel risolvere il problema dell'inquinamento atmosferico e ha caratteristiche di rispetto ambientale, risparmio energetico, sicurezza e sviluppo sostenibile", ha affermato Wu.
"La tecnologia di rimozione ossidativa del mercurio fotocatalitica [utilizza] la generazione di radicali liberi attivi sotto luce visibile, [ossida] Hg 0 a Hg 2+ e [utilizza] le apparecchiature esistenti per l'inquinamento atmosferico per rimuovere il mercurio. La tecnologia non presenta inquinamento secondario, ha una buona stabilità e viene gradualmente applicata al controllo degli inquinanti."
Tuttavia, la tecnologia fotocatalitica non può essere semplicemente sostituita con la tecnologia catalitica termica per rimuovere il mercurio dei gas di scarico. I fotocatalizzatori efficienti per la rimozione del mercurio devono soddisfare le seguenti condizioni:
(1) Piccolo gap di banda, che può migliorare la gamma spettrale di risposta e migliorare il tasso di utilizzo dell'energia luminosa.
(2) È necessario garantire che il potenziale della banda di valenza del materiale sia corretto rispetto al potenziale che può produrre una sostanza fortemente ossidante e che il potenziale di conduzione del materiale dovrebbe essere più negativo del potenziale che può produrre una sostanza fortemente ossidante .
(3) Siti più attivi:l'opinione attuale della comunità catalitica è che il sito attivo abbia l'attività fotocatalitica più elevata, quindi è necessaria un'area superficiale specifica più ampia per caricare più siti attivi e migliorare l'attività del fotocatalizzatore.
(4) Una maggiore durata del portatore, la transizione elettronica di eccitazione del fotone, la produzione di coppie elettrone-lacuna, una volta che l'elettrone e la lacuna si ricombinano in vivo, non sarà in grado di verificarsi una reazione di riduzione catalitica, quindi aumentare la durata del portatore significa migliorare la probabilità della reazione tra lacune elettroniche e mercurio. Secondo Wu, lo sviluppo e il miglioramento della tecnologia di rimozione fotocatalitica del mercurio hanno ancora molta strada da fare.
Wu Jiang e il suo team hanno esaminato il lavoro precedente e sviluppato una serie di materiali per la rimozione del mercurio fotocatalitico a base di bismuto. "La strategia di costruire eterogiunzioni può regolare efficacemente la struttura del livello energetico dei fotocatalizzatori compositi, ottimizzare le prestazioni della fotorisposta e accelerare il trasporto efficiente e la separazione dei portatori."
"In questo lavoro, introduciamo l'ingegneria dei difetti e accoppiamo g-C3 N5 , che migliora ulteriormente le prestazioni di rimozione del mercurio fotocatalitico dei materiali a base di bismuto. I nostri risultati forniscono supporto teorico per l'applicazione di g-C3 N5 e i suoi compositi nel campo della rimozione del mercurio dei gas di combustione."
"Per sviluppare materiali fotocatalitici affidabili e stabili per la rimozione del mercurio, abbiamo costruito un g-C3 N5 /Bi5 O7 Ho composito il fotocatalizzatore mediante calcinazione."
"L'esclusiva struttura di eterogiunzione a schema Z del composito ha posti vacanti di azoto e ossigeno, che facilitano un'efficiente separazione e migrazione di elettroni e lacune. Ha detto Wu. In questo lavoro, il meccanismo di reazione di rimozione del mercurio fotocatalitico del campo elettrico incorporato e la struttura del difetto co- viene proposto un trattamento Questo lavoro apre una nuova strada per la sintesi e lo sviluppo di g-C3 N5 materiali di eterogiunzione fotocatalitica."
Ulteriori informazioni: Weiqun Chu et al, Schema Z eterogiunzione g-C 3 N 5 /Bi 5 O 7 I Fotocatalizzatore per la rimozione del mercurio ad alta efficienza, Progressi nei materiali energetici (2023). DOI:10.34133/energymatadv.0064
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