نانولوله‌ها عملکرد فتوکاتالیستی را بهبود می‌بخشند

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، در مقاله‌ای که محققان دانشگاه ملی تایوان در نشریه NANO به چاپ رساندند، جزئیات مربوط به پروژه‌ای تشریح شده که در آن عملکرد فتوکاتالیستی نانولوله‌های تیتانات (TNT) در برابر دی‌اکسید تیتانیوم بررسی شده است. این گروه نشان دادند که نانولوله‌های تیتانات از دی‌اکسید تیتانیوم که معمولا در کاتالیست‌ها استفاده می‌شود، عملکرد بهتری دارد.

در این مطالعه محققان نشان دادند که کاتالیست پلاتین/TNT که با استفاده از فرآیند گرمادهی ماکروویوی تولید شده، تولید هیدروژن از متانول را با کارایی بیشتری نسبت به کاتالیست پلاتین/دی‌اکسید تیتانیوم انجام می‌دهد.

سطح بالای TNT می‌تواند جذب متانول را در سایت‌های فعال بهبود داده و از تشکیل آگلوموره‌های (تجمع‌های) ذرات پلاتین جلوگیری کند.

علاوه‌بر این، مساحت سطحی بالای نانولوله‌ها با افزایش سطح تماس میان اتم‌های Ti و Pt افزایش می‌یابد که این باعث افزایش تعامل قوی میان فلز و پشتیبان می‌شود و در نهایت عملکرد تولید هیدروژن افزایش می‌یابد.

دلیل بهبود عملکرد این نانولوله‌ها به انتقال طیف جذب TNT به سوی منطقه نور مرئی مربوط می‌شود که در نتیجه انتخاب‌گری تجزیه اسید فورمیک به CO ۲ بهبود می‌یابد؛ بنابراین Pt/TNT دارای کارایی فتوکاتالیستی قابل ملاحظه‌ای است. کامپوزیت‌های نانولوله‌های تیتانات باعث افزایش انتخاب‌گری فتوکاتالیستی در تولید H ۲ از اسیدفورمیک می‌شود. علاوه‌بر این، فعل و انفعالات الکترونیکی شدید میان اجزاء TNT و اتم‌های پلاتین روی رفتار فتوکاتالیستی بسیار موثر است.

بنابراین، فتوکاتالیست‌های تشکیل شده با Pt و TNT دارای عملکرد بهتری نسبت به دی‌اکسید تیتانیم تحت تابش‌های پرتو فرابنفش و نور مرئی هستند.

نانولوله‌های TNT دارای مساحت سطحی بالاتری نسبت به نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیوم هستند. این مساحت سطحی بالاتر مسیر‌های نفوذ کوتاه‌تری برای الکترون‌ها و حفره‌ها فراهم کرده و باعث می‌شود با کارایی بالاتری به سطح منتقل شوند و با این کار نوترکیبی الکترون‌ها و حفره‌ها کاهش می‌یابد.

همچنین نتایج طیف‌سنجی فتوالکترون اشعه ایکس (XPS) تغییرات منفی انرژی اتصال Pt و تغییرات مثبت انرژی اتصال Ti را نشان می‌دهد که دلیل آن تاثیر متقابل قوی پشتیبان و فلز است.