Afin de permettre la production d'hydrogène à grande échelle à l'aide de l'énergie solaire, les photocatalyseurs particulaires font l'objet de recherches en tant que solution simple et économique pour séparer l'eau en hydrogène et oxygène. Il est nécessaire de développer un photocatalyseur capable d'utiliser efficacement la lumière visible, qui représente une grande partie de l'énergie solaire, dans la réaction de décomposition de l'eau. Oxynitrure de baryum et de tantale (BaTaO 2 N) est un matériau semi-conducteur d'oxynitrure qui absorbe la lumière visible jusqu'à 650 nm et a une structure de bande capable de décomposer l'eau en hydrogène et oxygène. Jusqu'à très récemment, il n'avait pas été possible de charger BaTaO 2 N granulés avec des particules fines de co-catalyseur, qui sont des sites actifs de réaction, avec une bonne adhérence et une dispersion élevée.

Dans cette étude menée par la Research Initiative for Supra-Materials de l'Université de Shinshu, les fines particules du cocatalyseur se sont avérées très dispersées à la surface des fines particules monocristallines de BaTaO 2 N synthétisé par la méthode du flux lorsque la méthode d'imprégnation-réduction et la méthode de photodépôt ont été appliquées séquentiellement.

Par conséquent, l'efficacité de la réaction d'hydrogénation utilisant le BaTaO 2 Le photocatalyseur N a été amélioré à près de 100 fois celui du conventionnel, et l'efficacité de la réaction de décomposition de l'eau de type excitation en deux étapes (type schéma Z) en combinaison avec le photocatalyseur de génération d'oxygène a également été améliorée. La spectroscopie d'absorption transitoire révèle que les microparticules de catalyseur assistées par Pt prises en charge par la nouvelle méthode sont moins susceptibles d'induire une recombinaison d'électrons et de trous car elles extraient efficacement les électrons du BaTaO 2 N photocatalyseur.

En supportant au préalable une petite quantité de cocatalyseur Pt par la méthode d'imprégnation-réduction, la réaction de réduction sur le photocatalyseur est favorisée sans agglutination des fines particules de Pt. Par conséquent, Les fines particules de cocatalyseur de Pt sont uniformément supportées par photodépôt sur BaTaO 2 N particules. L'extraction d'électricité résultante par les fines granulés de co-catalyseur de Pt est considérée comme s'étant déroulée efficacement.

Il a également été confirmé que l'utilisation de BaTaO 2 N, qui est synthétisé à l'aide d'un flux approprié et présente une faible densité de défauts, est également important pour soutenir un co-catalyseur de Pt hautement dispersé. Cette étude a considérablement amélioré l'activité du BaTaO 2 N photocatalyseur et a clarifié son mécanisme. Les résultats de cette recherche devraient conduire au développement de photocatalyseurs sensibles aux grandes longueurs d'onde qui pilotent la réaction de décomposition de l'eau avec une grande efficacité.