Des scientifiques de l'Université de l'énergie électrique de Shanghai, du Collège d'ingénierie énergétique et mécanique, ont développé un nouveau photocatalyseur d'élimination du mercure à haute efficacité.

Ils ont publié leurs travaux dans Energy Material Advances .

"Il est impératif de développer une technologie d'élimination photocatalytique du mercure économe en énergie, sûre et durable", a déclaré l'auteur de l'article Wu Jiang, professeur au Collège d'ingénierie énergétique et mécanique de l'Université d'énergie électrique de Shanghai. "Actuellement, les technologies thermocatalytiques représentent la majeure partie du marché, mais elles sont limitées en termes de coûts de fabrication et de durabilité",

Wu a expliqué qu'en tant qu'alternative à la technologie thermocatalytique, la technologie de photocatalyse présente plusieurs avantages significatifs, notamment en tant que technologie d'élimination photocatalytique du mercure des gaz de combustion, qui peut contrôler efficacement les émissions de mercure des gaz de combustion.

"La technologie photocatalytique utilise le principe de conversion de l'énergie solaire en énergie chimique, ce qui présente un grand potentiel pour résoudre le problème de la pollution de l'air et présente les caractéristiques de respect de l'environnement, d'économie d'énergie, de sécurité et de développement durable", a déclaré Wu.

"La technologie photocatalytique d'élimination oxydative du mercure [utilise] la génération de radicaux libres actifs sous la lumière visible, [oxyde] Hg ⁰ à Hg ²⁺ , et [utilise] les équipements de pollution atmosphérique existants pour éliminer le mercure. La technologie n'a pas de pollution secondaire, a une bonne stabilité et est progressivement appliquée au contrôle des polluants. "

Cependant, la technologie photocatalytique ne peut pas être simplement remplacée par la technologie catalytique thermique pour éliminer le mercure des gaz de combustion. Les photocatalyseurs efficaces pour l'élimination du mercure doivent remplir les conditions suivantes :

(1) Petite bande interdite, qui peut améliorer la plage spectrale de réponse et améliorer le taux d'utilisation de l'énergie lumineuse.

(2) Il convient de s'assurer que le potentiel de bande de valence du matériau est corrigé par rapport au potentiel pouvant produire une substance oxydante forte, et que le potentiel de conduction du matériau doit être plus négatif que le potentiel pouvant produire une substance oxydante forte. .

(3) Sites plus actifs :l'opinion actuelle de la communauté catalytique est que le site actif a l'activité photocatalytique la plus élevée, donc une plus grande surface spécifique est nécessaire pour charger plus de sites actifs et améliorer l'activité du photocatalyseur.

(4) Une durée de vie plus élevée du porteur, une transition électronique d'excitation photonique, produit des paires électron-trou, une fois que l'électron et le trou se recombinent in vivo, ne pourra pas se produire de réaction de réduction catalytique, donc augmenter la durée de vie du porteur consiste à améliorer la probabilité de la réaction entre trous d'électrons et mercure. Selon Wu, le développement et l'amélioration de la technologie d'élimination photocatalytique du mercure ont encore un long chemin à parcourir.

Wu Jiang et son équipe ont examiné des travaux antérieurs et développé une série de matériaux photocatalytiques d'élimination du mercure à base de bismuth. "La stratégie de construction d'hétérojonctions peut ajuster efficacement la structure du niveau d'énergie des photocatalyseurs composites, optimiser les performances de photoréponse et accélérer le transport et la séparation efficaces des porteurs."

"Dans ce travail, nous introduisons l'ingénierie des défauts et le couple g-C₃ N₅ , qui améliore encore les performances d'élimination photocatalytique du mercure des matériaux à base de bismuth. Nos résultats fournissent un support théorique pour l'application de g-C₃ N₅ et ses composites dans le domaine de l'élimination du mercure des gaz de combustion."

"Afin de développer des matériaux photocatalytiques fiables et stables pour l'élimination du mercure, nous avons construit un système g-C₃ N₅ /Bi₅ O₇ Je compose un photocatalyseur par calcination."

"La structure unique d'hétérojonction du schéma Z du composite présente des lacunes en azote et en oxygène, ce qui facilite la séparation et la migration efficaces des électrons et des trous", a déclaré Wu. Dans ce travail, le mécanisme de réaction photocatalytique d'élimination du mercure du champ électrique intégré et de la structure des défauts co- Un traitement thérapeutique est proposé. Ce travail ouvre une nouvelle voie pour la synthèse et le développement de g-C₃. N₅ matériaux à hétérojonction photocatalytique."

Plus d'informations : Weiqun Chu et al, Hétérojonction Z-Scheme g-C 3 N 5 /Bi 5 O 7 I Photocatalyseur d'élimination du mercure à haute efficacité, Energy Material Advances (2023). DOI : 10.34133/energymatadv.0064

Fourni par l'Institut de technologie de Pékin Press Co., Ltd