Questa recensione offre una panoramica delle strategie di ottimizzazione e sintesi di fotocatalizzatori compositi a base di grafene orientati dai molteplici ruoli fondamentali del grafene nella fotocatalisi e propone le sfide chiave e le prospettive future per ulteriori indagini sui fotocatalizzatori a base di grafene. Credito:giornale cinese di catalisi
Il grafene (GR), un foglio di carbonio a strato singolo con una struttura reticolare impacchettata esagonale, ha mostrato un potenziale attraente nella fotocatalisi artificiale grazie alle sue proprietà affascinanti nel migliorare l'assorbimento della luce, la dinamica del trasferimento di elettroni e le reazioni di superficie. Al giorno d'oggi, fotocatalizzatori multifunzionali a base di GR, come GR-semiconductor, GR-metal e GR-organics sono stati ampiamente impiegati nella scissione fotocatalitica dell'acqua, nella purificazione ambientale, nella riduzione dell'anidride carbonica e nella sintesi organica selettiva per fornire una strategia praticabile e sostenibile per i problemi della carenza di energia e della crisi ambientale. A causa delle caratteristiche uniche e affascinanti del GR ideale, tra cui la struttura piatta 2D, l'elevata superficie specifica teorica, la trasmittanza ottica superiore, l'eccellente conduttività degli elettroni e la buona stabilità chimica, il GR è stato considerato un promettente cocatalizzatore per migliorare l'efficienza di conversione del solare energia dei sistemi di fotosintesi artificiale. Inoltre, in alcuni specifici sistemi fotocatalitici, il GR è anche in grado di fungere da fotosensibilizzante macromolecolare per generare da solo fotoelettroni.
Come è noto, la scelta del metodo di sintesi appropriato gioca un ruolo significativo nella personalizzazione delle proprietà dei compositi a base di GR, come la morfologia, le dimensioni, la struttura del difetto e le proprietà di superficie/interfaccia, che sono strettamente legate alle loro prestazioni fotocatalitiche. Quindi, enormi sforzi sono stati dedicati all'esplorazione e all'ottimizzazione dei metodi di sintesi, come il metodo idrotermale/solvotermico, il trattamento della combustione, il metodo del bagno d'olio a bassa temperatura, l'approccio sol-gel, la deposizione assistita da ultrasuoni, la sintesi assistita da microonde, la riduzione fotoassistita , deposizione elettrochimica per costruire compositi a base di GR ad alta efficienza con un'architettura desiderabile.
Di recente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Yi-Jun Xu dell'Università di Fuzhou, in Cina, ha esaminato in modo critico le strategie di ottimizzazione e la sintesi di fotocatalizzatori compositi multifunzionali a base di GR. Vengono innanzitutto introdotte le strategie di ottimizzazione dei compositi a base di GR, come la diminuzione della densità dei difetti del GR, il drogaggio chimico, l'ottimizzazione della dimensionalità del GR e dei componenti fotoattivi, il deposito di cocatalizzatori per costruire sistemi a doppio o multi-cocatalizzatore e l'ottimizzazione dei parametri interfacciali del GR compositi a base. Quindi, la sintesi di compositi a base di GR viene discussa da una nuova prospettiva, orientata dai ruoli di GR nella fotocatalisi, contenente mediatore e accettore fotoelettronico, miglioramento della capacità di adsorbimento, adattamento dell'intervallo e dell'intensità di assorbimento della luce e fotosensibilizzante macromolecolare. Oltre a ciò, viene proposta una breve panoramica delle sfide e delle potenziali strategie di evoluzione per migliorare l'efficienza di conversione dell'energia solare dei compositi a base di GR. La recensione è stata pubblicata su Chinese Journal of Catalysis . + Esplora ulteriormente
