tailieunhanh - Quang xúc tác phân ly nước: thành tựu và thách thức tương lai

Tất cả diện tích cần thiết là vào khoảng 250000 Km2, chiếm 1% diện tích hoang mạc của trái đất, 570 tấn khí H2 có thể được tạo ra trong một ngày. Khí H2 có thể được sử dụng cho Pin nhiên liệu, các nguyên liệu đầu cho quá trình tổng hợp các chất hóa học như CH3OH hay nhiều chất khác. Quang xúc tác phân ly nước tạo H2 và O2 thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. Bởi vì đây là quá trình tái sinh năng lượng và hạn chế được việc. | Quang xúc tác phân ly nước thành tựu và thách thức tương lai Tất cả diện tích cần thiết là vào khoảng 250000 Km2 chiếm 1 diện tích hoang mạc của trái đất 570 tấn khí H2 có thể được tạo ra trong một ngày. Khí H2 có thể được sử dụng cho Pin nhiên liệu các nguyên liệu đầu cho quá trình tổng hợp các chất hóa học như CH3OH hay nhiều chất khác. Quang xúc tác phân ly nước tạo H2 và O2 thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. Bởi vì đây là quá trình tái sinh năng lượng và hạn chế được việc phải sử dụng nhiên liệu hóa thạch dẫn đến sự phát thải khí CO2. Như minh họa ở hình 1 quang xúc tác nói chung được chia thành 2 loại chính. Loại 1 sử dụng hệ xúc tác 1 giai đoạn với ánh sáng khả kiến để phân ly nước. Với loại xúc tác này chỉ có 1 vùng cấm và năng lượng của vùng cấm band-gap này đủ hẹp để có thể hấp thu photon của ánh sáng khả kiến. Tuy vậy do những đòi hỏi về độ bền khi phơi trong thời gian dài dưới ánh nắng nên các hệ quang xúc tác 1 giai đoạn phân ly nước vẫn còn chưa được dùng rộng rãi. Loại hai là ứng dụng cơ chế kích thích 2 giai đoạn bằng cách sử dụng hai loại xúc tác khác nhau. Quá trình tổng hợp tự nhiên trong cây xanh đã thực hiện quá trình này và gọi là giản đồ Z Z-scheme . Phương pháp này mở rộng được hoạt tính xúc tác ở vùng ánh sáng khả kiến do năng lượng tự do Gibb trong trường hợp này nhỏ hơn so với hệ phân ly nước 1 giai đoạn. Tuy nhiên vẫn còn thách thức của việc đẩy mạnh sự chuyển electron giữa hai bán dẫn và phản ứng khử ngược lại trong hệ thống oxi hóa khử trung gian. Xúc tác ở kích thước nano Những kim loại quý như Pt và Ru là những chất xúc tác rất tốt cho phản ứng tạo H2 nhưng nó cũng xúc tác cho phản ứng ngược tạo ra H2O từ H2 và O2. Vì lí do đó để tránh phản ứng ngược lại người ta đã hướng đến việc sử dụng các oxit kim loại chuyển tiếp thay thế một phần hoặc hoàn toàn các kim loại quý do các oxit không có hoạt tính cho phản ứng tạo H2O từ O2 và H2 . Thời điểm này chưa có hệ xúc tác hỗn hợp nào cocatalysts hiệu quả hơn hệ NiOx và .