Reacción fotocatalítica de evolución de H2 de soluciones acuosas sobre fotocatalizadores de solución sólida...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La fotocatálisis por fotocatálisis.
• Energía renovable Energía renovable.

Sus antecedentes:

• El sulfuro de zinc (ZnS) es un fotocatalizador de banda ancha.
• El disulfuro de indio plateado (AgInS2) es un semiconductor de banda estrecha.
• La evolución del hidrógeno (H2) impulsado por la luz visible es crucial para la energía limpia.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar las soluciones sólidas (AgIn) xZn{2}{1-x}{S}2).
• Para investigar su actividad fotocatalítica para la evolución de H2 bajo luz visible.
• Comprender el efecto de la composición y la nanoestructura en el rendimiento fotocatalítico.

Principales métodos:

• Síntesis de las soluciones sólidas de (AgIn) xZn(2(1-x)) S(2).
• Experimentos fotocatalíticos de evolución de H2 utilizando reactivos de sacrificio (SO3 ((2-) y S ((2) ((-)) bajo luz visible (λ ≥ 420 nm).
• Caracterización mediante reflexión difusa, fotoluminiscencia, SEM y TEM.
• Carga de los cocatalizadores de platino (Pt).

Principales resultados:

• Las soluciones sólidas exhibieron actividad fotocatalítica de evolución de H2 sin cocatalizadores Pt.
• La carga de Pt mejoró significativamente las tasas de evolución de H2.
• Pt (3 por ciento de peso) cargado (AgIn) 0.22Zn1.56S2 (brecha de banda 2.3 eV) mostró la mayor actividad (20% rendimiento cuántico aparente a 420 nm, 3.3 L m(-2) h(-1) tasa de evolución de H2).
• Los cambios de composición influyeron en las posiciones de las bandas debido a las contribuciones orbitales Ag 4d e In 5s5p.
• Se observaron estructuras superficiales de nanostilos, con fotodeposición Pt selectiva en los bordes de los escalones.

Conclusiones:

• Las soluciones sólidas de (AgIn) xZn{2}{1-x}{S}{2) son fotocatalizadores eficaces de luz visible para la evolución de H2.
• El ajuste de la composición y la carga del cocatalizador Pt mejoran el rendimiento fotocatalítico.
• Es probable que las nanoestructuras superficiales faciliten la separación de cargas y supriman la recombinación electrón-agujero, mejorando la eficiencia de la evolución del H2.