La conversione dell'energia solare dell'acqua in H2 attraverso la fotocatalisi è considerata un approccio promettente per la produzione di H2. Però, l'efficienza di separazione dei portatori di carica è la chiave per migliorare l'efficienza della produzione di idrogeno fotocatalitico. Uno studio recente rivela che i nanotubi porosi a doppio strato con superfici fotoredox separate spazialmente sono stati sintetizzati da una strategia di auto-modello e mostrano una maggiore attività fotocatalitica verso la produzione di idrogeno.

La carta, intitolato "Sintesi self-template di nanotubi porosi a doppio strato con superfici fotoredox separate spazialmente per un'efficiente produzione di idrogeno fotocatalitico, " è stato pubblicato in Bollettino Scientifico dal Prof. Bin Zhang dell'Università di Tianjin. Gli autori hanno sintetizzato nanotubi porosi a doppio strato ZnS@CdS con superfici fotoredox separate spazialmente, che sono stati realizzati utilizzando nanotubi di ZnO (NR) come modelli attraverso reazioni di scambio anionico/cationico sequenzialmente interfacciali e attacco del modello. La deposizione di fotoriduzione delle nanoparticelle di Ni e la deposizione di fotoossidazione delle nanoparticelle di CoOx sono state distribuite sulla superficie esterna e sulla superficie interna del guscio ZnS@CdS, rispettivamente, suggerendo i siti di reazione fotoredox spazialmente separati nel guscio a doppio strato ZnS@CdS, ottenendo un'attività fotocatalitica altamente potenziata.

Con lo scoppio della crisi energetica degli ultimi anni, lo sviluppo di nuove energie è molto importante. La conversione dell'energia solare dell'acqua in H2 attraverso la fotocatalisi dovrebbe essere un approccio interessante per la produzione di H2. Però, l'efficienza di separazione dei portatori di carica è la chiave per migliorare l'efficienza della produzione di idrogeno fotocatalitico. Il caricamento di cocatalizzatori è una strategia efficace per promuovere la separazione di carica e creare siti di reazione redox superficiale. Però, nella maggior parte dei casi, i co-catalizzatori distribuiti casualmente sulla superficie dei fotocatalizzatori hanno determinato una direzione di flusso casuale dei portatori di carica fotogenerati con un'elevata probabilità di ricombinazione. La progettazione razionale dei fotocatalizzatori cavi nanostrutturati, con siti di reazione di fotoriduzione e fotoossidazione spazialmente separati su diverse superfici (superfici interne o esterne), rispettivamente, è una strategia promettente. Tuttavia, questi fotocatalizzatori sono sempre limitati a sfere cave con struttura chiusa che ha aumentato la resistenza alla diffusione di massa, e l'alto costo delle nanoparticelle di Pt utilizzate come collettore di elettroni limita la loro applicazione pratica.

qui, il gruppo Zhang ha riportato una strategia self-template per la sintesi progettata razionalmente di nanotubi porosi ZnS@CdS (PNT) a doppio strato con una struttura aperta. La fabbricazione di una sottile eterostruttura dota i fotocatalizzatori di superfici di reazione di ossidazione e riduzione spazialmente separate. La parete mesoporosa e la cavità macroporosa nei prodotti convertiti consentono la penetrazione della luce visibile e riflessi multipli all'interno della cavità. per un utilizzo efficiente dell'irraggiamento solare. L'esistenza di vacanze di Zn (VZn) nello strato interno di ZnS afferma che l'energia può agire come accettore di buchi da CdS. E la banda di conduzione (CB) di CdS è al di sotto della CB di ZnS, che può indurre l'arricchimento di elettroni fotogenerati nello strato esterno di CdS. Dopo fotodeposizione selettiva di Ni e CoOx come doppi cocatalizzatori, Le nanoparticelle di Ni come collettori di elettroni e siti di reazione di riduzione sono caricate sul guscio esterno, mentre le nanoparticelle di CoOx come collettori di fori e siti di reazione di ossidazione sono caricate sul guscio interno. Di conseguenza, è stato ottenuto un nuovo fotocatalizzatore CoOx/ZnS@CdS/Ni che ha mostrato un'elevata attività di produzione di idrogeno fotocatalitico guidata dalla luce visibile grazie all'effetto sinergico di eterogiunzioni mesoporose sottili derivate da auto-modello e doppi co-catalizzatori spazialmente separati derivati ​​da fotodeposizione , che può fornire significativamente la forza motrice per il trasferimento ordinato di elettroni e lacune fotogenerati verso la direzione opposta e promuovere la reazione catalitica superficiale.