کاهش نوترکیبی الکترون/حفره در فوتوکاتالیست های طرح Z

مسائل انرژی و توسعه فن آوری های سازگار با محیط زیست از اهمیت زیادی برخور دارند. به عنوان یک تکنولوژی جدید سبز، فتوکاتالیست های نیمه رسانا به یک ماده نیمه هادی مناسب و انرژی خورشیدی به عنوان ورودی نیاز دارد. فرآیند فوتوکاتالیستی با استفاده از نیمه هادی ها برای استفاده موثر از انرژی خورشیدی در کاهش آب برای تولید هیدروژن، تبدیل دی اکسید کربن به سوخت های شیمیایی و تخریب آلاینده ها برای اصلاح محیط زیست بسیار مورد توجه قرار گرفته است. جداسازی بار و انتقال الکترون، مهم ترین و اساسی ترین مرحله در فرآیندهای فوتوکاتالیستی و تعیین کننده بازده فتوکاتالیست است، که تابع موقعیت سطح انرژی لایه ظرفیت و لایه هدایت، نسبت به پتانسیل کاهشی ذرات جذب شده روی کاتالیست می باشد. اگر e- و h+ به سرعت بعد از تهیج شدن به دام نیفتند، در پیکوثانیه با هم ترکیب می شوند. یکی از روش های ممانعت از بازترکیبی الکترون/حفره تولیدی، هدایت مستقیم الکترون و حفره به سطح کاتالیست دیگر است. این امر با استفاده از فوتوکاتالیست های طرح Z صورت می گیرد که یک تقلید زیستی از فرآیند فتوسنتز طبیعی است. مکانیزم طرح Z، تشکیل یک جفت ناهمگن از دو یا چند فوتوکاتالیست است به گونه ای که پتانسیل های اکسیداسیون/احیا الکترون/حفره در ظرفیت بالاتری نسبت به واحدهای جداگانه نگهداری می شوند. یک طرح Z با فعالیت فتوکاتالیستی عالی دارای قابلیت های چندگانه است، از جمله ۱- حفظ همزمان توانایی های اکسایش و کاهش، ۲- جداسازی فضایی گونه های فعال اکسایش و کاهش، ۳- توانایی جداسازی حامل های بار با قدرت اکسیداسیون قوی، ۴- یک طیف وسیعی از فتوکاتالیست ها برای واکنش های فتوکاتالیستی خاص و ۵- گستره برداشت نور را افزایش می دهد.

کلیدواژه ها:

تولید الکترون/حفره ، فوتوکاتالیست های طرح Z ، نوترکیبی