Nuevos conocimientos sobre técnicas multifuncionales de fotocatalizadores compuestos basados ​​en grafeno

Debido a sus atractivas propiedades para mejorar la absorción de luz, la dinámica del transporte de electrones y las reacciones superficiales, el grafeno (GR), una lámina de carbono de una sola capa con una red cristalina empaquetada hexagonalmente, ha mostrado un potencial prometedor en la fotocatálisis artificial.

Los fotocatalizadores multifuncionales basados ​​en GR, como GR semiconductor, GR metal y GR organics, ahora se usan ampliamente en la división fotocatalítica del agua, la purificación ambiental, la reducción de dióxido de carbono y la síntesis orgánica específica para proporcionar una solución viable y a largo plazo a los problemas. de escasez de energía y crisis ambiental.

Debido a las propiedades únicas e intrigantes del GR ideal, como su estructura 2D plana, área de superficie específica relativamente alta, excelente transmitancia óptica, conductividad electrónica eficiente y estabilidad química, GR se ha convertido en un cocatalizador prometedor para mejorar la eficiencia de conversión de energía solar. sistemas fotosintéticos artificiales.

Además, en algunos sistemas fotocatalíticos, GR puede actuar como un fotosensibilizador macromolecular y generar fotoelectrones por sí mismo.

Como bien se reconoce, el proceso de síntesis utilizado juega un papel importante en la adaptación de las propiedades de los compuestos basados ​​en GR, incluido el tamaño, la morfología, la estructura del defecto y las propiedades de superficie/interfaz, todo lo cual está relacionado con su eficacia fotocatalítica.

Para crear compuestos basados ​​en GR altamente eficientes con una arquitectura deseable, se ha invertido mucho tiempo y esfuerzo en investigar y mejorar los procesos de síntesis, como los métodos hidrotérmicos/solvotérmicos, las síntesis asistidas por microondas, los métodos de baño de aceite a baja temperatura, el tratamiento de combustión, deposición asistida por ultrasonidos, enfoque sol-gel, reducción fotoasistida y deposición electroquímica.

El Prof. Yi-Jun Xu de la Universidad de Fuzhou en China dirigió recientemente un grupo de investigación que estudiaba los métodos de optimización y la síntesis de fotocatalizadores compuestos multifuncionales basados ​​en GR.

Primero se analizan las estrategias de optimización para los compuestos basados ​​en GR, incluida la reducción de la densidad de defectos de GR, el dopaje químico, la optimización de la dimensionalidad de GR y los componentes fotoactivos, la deposición de cocatalizadores para construir sistemas duales o multicocatalizadores y la mejora de los parámetros de interfaz de compuestos basados ​​en GR.

Luego, se explora la síntesis de compuestos basados ​​en GR desde un nuevo ángulo que se centra en el papel de GR en la fotocatálisis, incluidos los mediadores y aceptores de fotoelectrones, la mejora de la capacidad de adsorción, el rango de absorción de luz y el ajuste de la intensidad de la luz, y el fotosensibilizador macromolecular.

También se presenta una breve descripción de los problemas y las posibles técnicas de desarrollo para mejorar la eficiencia de conversión de energía solar de los compuestos basados ​​en GR. Diario chino de catálisis publicó el estudio.

Referencia de la revista:

Li, JH. et al. (2022) Fotocatalizadores compuestos multifuncionales basados ​​en grafeno que se alinean con los diversos roles del grafeno en la fotocatálisis. Diario chino de catálisis. doi.org/10.1016/S1872-2067(21)63871-8.

Fuente: http://english.dicp.cas.cn/