空間的に分離されたコボ催化剤を用いたZスキーム有機/無機ヘテロ構造中空球体における光触媒H2進化の向上と電荷移動メカニズムの詳細解析

空間的に分離されたコボ催化剤を有するZスキームヘテロ接合が、光触媒水分解における根本的な問題、すなわち非効率的な光吸収、電荷再結合、反応速度の遅さを克服するために提案されています。効率的な光吸収と界面電荷分離のために、Zスキーム有機/無機ヘテロ接合光触媒が、静電的相互作用を介してTiO2中空球体の表面に超薄型g-C3N4をしっかりと固定化することにより合成されます。さらに、PtとIrOxの2つのコボ催化剤がZスキームの電荷移動経路に沿って空間的に分離され、表面電荷分離と反応速度を向上させます。準備されたPt/g-C3N4/TiO2/IrOx (PCTI)中空球体光触媒は、0.5 wt%のPtと1.2 wt%のIrOxコボ催化剤の存在下で、8.15 mmol h-1 g-1の優れたH2進化率と330 nmでの24.3%の驚異的な見かけの量子収率を示します。光補助ケルビンプローブ力顕微鏡を使用して、PCTI内のZスキーム電荷移動メカニズムを体系的に分析します。さらに、PCTIシステムにおけるコボ催化剤の空間的分離の利点が、無作為に配置することと比較して系統的に調査されます。この研究は、Zスキームヘテロ接合と空間的に分離されたコボ催化剤の組み合わせが、太陽燃料生産のための高性能光触媒プラットフォームを設計する際の有望な戦略であることを十分に示しています。