Le groupe de recherche dirigé par le professeur Zhenhui Kang de l'Université de Soochow a présenté la synthèse, les caractéristiques structurelles et les propriétés chimiques photoélectriques des points de carbone (CD) et leurs applications dans la conversion photocatalytique. En outre, une nouvelle technique de caractérisation du processus photocatalytique, tension/courant photo-induit transitoire (TPC/TPV), dans le système catalytique CDs est également discutée.

Les avantages uniques et le grand potentiel des CD dans la conversion et le stockage d'énergie propre ne peuvent être ignorés. De plus, la photoélectrocatalyse a un processus interfacial très complexe, il est donc très difficile d'étudier en profondeur le mécanisme. Les technologies de caractérisation existantes permettent d'obtenir facilement des informations sur l'état d'équilibre dans le processus de photoélectrocatalyse, mais il est difficile de refléter le changement au cours du processus de réaction.

Par conséquent, l'article du professeur Kang, publié dans le International Journal of Extreme Manufacturing , a introduit une nouvelle méthode d'analyse in situ et de caractérisation cinétique, avec les CD comme excellent modèle. La technologie TPV a été utilisée pour collecter et analyser le processus dynamique affecté par les CD dans le processus photoélectrocatalytique. En tant que nouvelles technologies de détection sans contact, la tension/courant photo-induit transitoire (TPV/TPC) a été développée pour détecter et étudier la cinétique de transfert de charge, qui peut refléter de manière sensible le comportement complexe de séparation et de transfert d'électrons dans les photo-/électro-catalyseurs. .

En combinant la technique de l'électrode rotative avec la réponse photovoltage transitoire, un modèle de méthode pour le processus dynamique d'extraction directionnelle de photoélectrons et de forçage photocatalytique in situ est établi. L'idée de base impliquée dans la méthode est basée sur le mouvement de charge directionnel en réponse au photovoltage. En prenant la réaction de décomposition de l'eau comme exemple, le nombre d'électrons transférés dans la demi-réaction photocatalytique peut être obtenu in situ par des changements de courant transitoires induits par la lumière dans l'électrode disque/anneau.

Les données recueillies avec une résolution temporelle de 50 ns en faisant briller un laser pulsé de 4 ns sur l'échantillon peuvent fournir des informations détaillées sur le transfert de charge, le stockage, les processus de recombinaison et les réactions catalytiques basées sur la photocharge. L'ensemble de la représentation couvre les temps de réaction de la microseconde à la seconde. En comparant les paramètres tels que l'intensité maximale, la forme de la courbe, le temps d'intensité maximale, la surface intégrée et la constante de désintégration, la cinétique du transport d'électrons interfacial et la cinétique de réaction des processus catalytiques in situ peuvent être obtenues directement ou indirectement. Ces données de réponse photoélectrique peuvent nous aider à déterminer le site actif catalytique, le centre catalytique et les caractéristiques des réactifs, et peuvent même être utilisées pour découvrir de nouvelles propriétés des matériaux catalytiques au-delà des attentes.

Le professeur Kang a déclaré :« Les CD ne représentent peut-être pas les catalyseurs les plus efficaces, mais ils apportent une compréhension révolutionnaire du mécanisme catalytique et du principe de conception des catalyseurs. La technologie TPV ne représente peut-être pas les techniques les plus avancées et les plus universelles, mais elle apporte une information nouvelle et spécifique sur cinétique de transfert d'électrons pour le mécanisme catalytique et la conception de catalyseurs." + Explorer plus loin

Des scientifiques capturent une image de transfert d'électrons dans un processus d'électrocatalyse