Réduction photocatalytique du CO2 L’adoption de carburants à base de carbone de grande valeur présente un énorme potentiel pour faire face à la crise énergétique croissante. Cependant, l'énergie élevée de la liaison C=O du CO2 molécules (750 kJ·mol -1 ) rend difficile l'activation et la réduction du CO2 .
Par conséquent, la construction de photocatalyseurs dotés de nouvelles voies de transfert d’électrons est significative. Par rapport au canal de transfert d'électrons unique traditionnel, le développement de canaux multiélectroniques basés sur des matériaux en couches présente des avantages évidents dans l'amélioration du transport des porteurs. Néanmoins, la conception rationnelle d'un modèle photocatalytique souhaitable pour des canaux multi-électrons avec des paramètres optimisés est assez difficile.
Récemment, une étude intitulée "Construction de canaux de transfert d'électrons doubles pour accélérer le CO2 photoréduction guidée par l'apprentissage automatique et le calcul des premiers principes" a été conçue et dirigée par le professeur Jizhou Jiang de l'Institut de technologie de Wuhan, en Chine.
Ce travail combine le calcul des principes premiers et l'apprentissage automatique pour prédire et préparer avec succès un nouveau BiOBr-Bi-g-C3 N4 structure sandwich avec deux canaux de transport d'électrons pour le CO2 photocatalytique réduction. Il y a trois raisons principales à l'activité favorable de la nouvelle structure :
(1) le g-C3 introduit N4 les nanofeuilles démontrent une structure de niveau d'énergie similaire à celle de BiOBr, ce qui présente des avantages pour la formation d'un état de superposition électronique ;
(2) les porteurs excités peuvent être séparés et transférés efficacement grâce aux canaux spéciaux de transfert d'électrons doubles ;
(3) puisque le porteur photo-généré de BiOBr et g-C3 N4 avoir un comportement de décroissance temporelle différent, un mécanisme de réaction à plusieurs échelles de temps pour le CO2 une réduction peut être construite pour optimiser la voie de réaction.
Une performance photocatalytique améliorée du CO2 réduction (43 μmol g -1 h -1 ) est reçu par le BiOBr-Bi-g-C3 N4 structure de puits quantique. Cinq modèles d'apprentissage automatique ont été utilisés pour explorer la loi linéaire des différents facteurs d'influence sur l'efficacité des canaux multiélectroniques. Le mécanisme de la photocatalyse a été étudié systématiquement.
Les résultats ont été publiés dans le Chinese Journal of Catalysis. .
Plus d'informations : Lijing Wang et al, Construction de canaux de transfert d'électrons doubles pour accélérer la photoréduction du CO2 guidée par l'apprentissage automatique et le calcul des premiers principes, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI :10.1016/S1872-2067(23)64546-2
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
