Открыт новый фотокатализатор видимого света

Открыт новый фотокатализатор видимого света

Японскими учёными доказано, что оксифторид способен к видимому световому фотокатализу. Это открытие является значимым для разработки материалов искусственного фотосинтеза и дальнейших исследований в области солнечной энергии. Последнее десятилетие отмечается усиление исследований, направленных на разработку эффективных искусственных фотокатализаторов. Эксперименты проводятся с приборами, работающими под видимым светом. Цель – создание эффективных и продуктивных возобновляемых источников энергии.

Открытие нового фотокаталитического материала

Очередные предпринятые усилия японских учёных завершились сенсацией — открытием нового фотокаталитического материала, именуемого оксихлорид пирохлора (Pb2Ti2O5.4F1.2).

Японцы продемонстрировали, что Pb2Ti2O5.4F1.2 работает как стабильный фотокатализатор для видимого свето-управлямого разделения воды и уменьшения углекислого газа при помощи правильных поверхностных изменений.

Новый материал имеет необычно малую полосу пропускания — около 2,4 электрон-вольт. Этим подтверждается возможность поглощать видимый свет с длиной волны около 500 нм (нм).

В общем случае, полосовые зазоры с полосой пропускания более 3 эВ показывают неэффективное использование солнечного света. Но если зазор меньше этого значения, эффективность преобразования солнечной энергии возрастает.

Помимо этого момента, оксифторид принадлежит группе соединений, до сих пор исследованных в малозначительной степени.

Исследования упускались по причине наивысшей электроотрицательности фтора — свойства, которое по существу исключало оксифторид в роли фотокатализатора видимого света.

Как выяснилось, оксифторид является «исключительным случаем», о чём подробно рассказывается в статье, опубликованной «Журналом Американского химического общества».

Особенности происхождения светового отклика

Исходя из структурных соображений и теоретических расчетов, специалисты заключают:

Происхождение видимого светового отклика в Pb2Ti2O5.4F1.2 кроется в его уникальных особенностях, характерных для структуры пирохлорного типа.

Имеются в виду особенности — сильное взаимодействие между некоторыми орбиталями (Pb-6s и O-2p), обеспечиваемое коротким соединением Pb-O в структуре пирохлора. Такое соединение, как считается, приводит к способности материала поглощать видимый свет.

Правда есть ограничение — выход нового фотокатализатора остается низким при показателе около 0,01% для 365 нм для выделения водорода.

Поэтому исследования продолжаются с целью повысить выход путем модификации Pb2Ti2O5.4F1.2. Модифицировать японцы собираются путем уточнения методов синтеза и модификации поверхности.

Между тем, ожидается получение результатов, которые приведут к новым направлениям в исследованиях материалов и будущем развитии гетерогенных фотокатализаторов под видимый свет.


По материалам: TIT