La conversion de l'énergie solaire de l'eau en H2 par photocatalyse est considérée comme une approche prometteuse pour la production de H2. Cependant, l'efficacité de séparation des porteurs de charge est la clé pour améliorer l'efficacité de la production d'hydrogène photocatalytique. Une étude récente révèle que les nanotubes poreux à double couche avec des surfaces photoredox séparées dans l'espace ont été synthétisés par une stratégie d'auto-modèle et montrent une activité photocatalytique accrue vers la production d'hydrogène.

Le papier, intitulé "Synthèse par auto-modèle de nanotubes poreux à double couche avec des surfaces photoredox séparées dans l'espace pour une production efficace d'hydrogène photocatalytique, " a été publié dans Bulletin scientifique par le professeur Bin Zhang de l'Université de Tianjin. Les auteurs ont synthétisé des nanotubes poreux à double couche ZnS@CdS avec des surfaces photoredox séparées spatialement, qui ont été réalisées en utilisant des nanotiges de ZnO (NR) comme modèles par le biais de réactions d'échange d'anions/cations séquentiellement interfaciales et d'une gravure de modèle. Le dépôt de photo-réduction de nanoparticules de Ni et le dépôt de photo-oxydation de nanoparticules de CoOx ont été distribués sur la surface externe et la surface interne de la coque ZnS@CdS, respectivement, suggérant les sites de réaction photoredox séparés dans l'espace dans la coque à double couche ZnS@CdS, obtenir une activité photocatalytique hautement améliorée.

Avec le déclenchement de la crise énergétique ces dernières années, le développement de nouvelles énergies est très important. La conversion de l'énergie solaire de l'eau en H2 par photocatalyse est considérée comme une approche attrayante pour la production de H2. Cependant, l'efficacité de séparation des porteurs de charge est la clé pour améliorer l'efficacité de la production d'hydrogène photocatalytique. Le chargement de cocatalyseurs est une stratégie efficace pour favoriser la séparation des charges et créer des sites de réaction redox en surface. Cependant, dans la plupart des cas, les co-catalyseurs distribués de manière aléatoire à la surface des photocatalyseurs ont entraîné une direction d'écoulement aléatoire des porteurs de charge photogénérés avec une probabilité de recombinaison élevée. La conception rationnelle de photocatalyseurs creux-nanostructurés, avec des sites de réaction de photo-réduction et de photo-oxydation séparés spatialement sur différentes surfaces (surfaces intérieures ou extérieures), respectivement, est une stratégie prometteuse. Néanmoins, ces photocatalyseurs sont toujours limités à des sphères creuses à structure fermée qui augmentent la résistance à la diffusion de masse, et le coût élevé des nanoparticules de Pt utilisées comme collecteur d'électrons limite leur application pratique.

Ici, le groupe Zhang a signalé une stratégie d'auto-modèle pour la synthèse rationnellement conçue de nanotubes poreux (PNT) ZnS@CdS à double couche avec une structure ouverte. La fabrication d'une fine hétérostructure confère aux photocatalyseurs des surfaces de réaction de réduction et d'oxydation spatialement séparées. La paroi mésoporeuse et la cavité macroporeuse des produits bruts de conversion permettent la pénétration de la lumière visible et de multiples réflexions à l'intérieur de la cavité. pour une utilisation efficace du rayonnement solaire. L'existence de lacunes de Zn (VZn) dans l'énergie des états de la couche interne de ZnS peut agir comme des accepteurs de trous de CdS. Et la bande de conduction (CB) du CdS est inférieure au CB du ZnS, ce qui peut induire l'enrichissement des électrons photogénérés dans la couche externe de CdS. Après photo-dépôt sélectif de Ni et CoOx en tant que cocatalyseurs doubles, Des nanoparticules de Ni en tant que collecteurs d'électrons et sites de réaction de réduction sont chargées sur l'enveloppe externe, tandis que les nanoparticules de CoOx en tant que collecteurs de trous et sites de réaction d'oxydation sont chargées sur la coque interne. Par conséquent, un nouveau photocatalyseur CoOx/ZnS@CdS/Ni a été obtenu et a montré une activité élevée de production d'hydrogène photocatalytique induite par la lumière visible en raison de l'effet synergique des hétérojonctions mésoporeuses minces dérivées de l'auto-modèle et des co-catalyseurs doubles séparés spatialement par photo-dépôt , qui peut fournir de manière significative une force motrice pour le transfert ordonné des électrons et des trous photogénérés vers la direction opposée et favoriser la réaction catalytique de surface.