Nanotechnology Now – Comunicado de prensa: Desarrollo de piezoelectricidad y sensibilidad de deformación en CdS para promover la evolución del hidrógeno piezocatalítico

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Se construyeron esferas de CdS y nanorods de CdS con diferentes longitudes con diferentes tiempos de reacción por métodos hidrotermales y solvotérmicos, respectivamente. Los nanorods de CdS de longitud media sometidos a estimulación ultrasónica exhiben un excelente rendimiento piezocatalítico de evolución de H2 debido al fuerte potencial piezoeléctrico y la capacidad favorable de absorción de tensión mecánica. CRÉDITO Revista China de Catálisis

Resumen:
Los ecosistemas dañados están enviando señales de la crisis climática global y la escasez de energía para despertar a las personas para que puedan responder reduciendo el exceso de dióxido de carbono y produciendo energía verde y sostenible. El tremendo potencial se sustenta en la piezocatálisis, la falta de restricciones de luz diurna y abundantes fuentes de energía como la vibración, el flujo de agua, la fricción, la fuerza de las mareas, las gotas de agua y el movimiento humano. La evolución del hidrógeno piezocatalítico ha surgido como una dirección prometedora para la recolección y utilización de energía mecánica y la producción eficiente de energía sostenible durante todo el día.

Desarrollo de piezoelectricidad y sensibilidad a la deformación en CdS para promover la evolución de hidrógeno piezocatalítico

Dalian, China | Publicado el 13 de mayo de 2022

Los materiales piezoeléctricos para catálisis están emergiendo y enriqueciéndose, incluidos materiales de tipo perovskita (p. ej., BaTiO3, ZnSnO3, CH3NH3PbI3), materiales de tipo wurtzita (p. ej., ZnO, ZnS y CdS), materiales bidimensionales (2D) (p. ej., MoS2, Bi2WO6 y 2D ). fósforo negro) y polímeros orgánicos (por ejemplo, poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), polidimetilsiloxano (PDMS) y nitruro de carbono grafítico). Algunos materiales de cristal de wurtzita con estructura no centrosimétrica (NCS) han surgido como materiales piezocatalíticos prometedores para romper el cuello de botella de la eficiencia fotocatalítica.

La estructura típica de wurtzita NCS CdS con un grupo espacial de P63mc y un grupo puntual de 6 mm exhibe un efecto piezoeléctrico, que se espera que acelere efectivamente la separación de los portadores y aumente la eficiencia catalítica general mediante un campo de polarización piezoeléctrico. Desafortunadamente, la generación de hidrógeno piezocatalítico altamente eficiente a partir de materiales basados ​​en CdS hasta ahora ha sido un desafío limitado a la rápida recombinación y desactivación de portadores de carga fotogenerados.

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Hongwei Huang de la Universidad de Geociencias de China (Beijing) informó que se prepararon dos tipos de nanoestructuras de CdS, a saber, nanobarras de CdS y nanoesferas de CdS, para estudiar los problemas anteriores. Bajo vibración ultrasónica, las nanovarillas de CdS proporcionaron una tasa de evolución de H2 piezocatalítica superior de 175 μmol g-1 h-1 en ausencia de un cocatalizador, que es casi 2,8 veces mayor que la de las nanoesferas de CdS. La mayor actividad piezocatalítica de los nanorods de CdS se deriva de su mayor coeficiente piezoeléctrico y su mayor capacidad de recolección de energía mecánica, lo que permite un mayor potencial piezoeléctrico y una separación y transferencia más eficientes de los portadores de carga intrínseca, como se aclaró mediante el microscopio de fuerza de reacción piezoeléctrica, el método de elementos finitos y las pruebas piezoelectroquímicas. . Este estudio proporciona un nuevo concepto para el diseño de materiales piezocatalíticos eficientes para convertir la energía mecánica en energía sostenible mediante la regulación de la microestructura.

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