דוּ4O5בר2 הוא מאוד אטרקטיבי בתור piezocatalyst יעיל המנצל את האנרגיה המכנית בכל מקום עבור H2O2 סִינתֶזָה. פנויות חמצן בתיווך אולטרה דק Bi4O5בר2 גיליונות ננו מציגים תגובה פיזואלקטרית טובה יותר ויכולת ספיחה והפעלה חזקה יותר של חמצן, מה שמוביל ל-H פייזוקטליטי יוצא דופן2O2 ביצועי סינתזה ללא כל סוכני הקרבה וזרזים משותפים במים טהורים. קרדיט: Journal of Catalysis הסיני
מחקרים עדכניים הוכיחו את היעילות של ננו-גליונות אולטרה-דקים Bi4O5Br2 עם מקומות פנויים חמצן מבוקרים בשיפור הייצור הפיאזוקטליטי של מי חמצן (H2O2), המציגים אלטרנטיבה בת קיימא וידידותית לסביבה לשיטות מסורתיות.
מי חמצן (H2O2) משמש כחומר גלם כימי חיוני עם יישומים נרחבים בהקשרים תעשייתיים ויומיומיים רבים. עם זאת, שיטת האנתרקינון התעשייתית לייצור H2O2 טומן בחובו חסרונות משמעותיים, לרבות רמות גבוהות של זיהום וצריכת אנרגיה. גישה חלופית כוללת רתימת אנרגיה מכנית בכל מקום עבור H פיאזוקטליטי2O2 אבולוציה, שמציעה אסטרטגיה מבטיחה. למרות הפוטנציאל שלה, שיטה זו עומדת בפני אתגרים בשל יעילות המרת האנרגיה הבלתי מספקת שלה.
דוּ4O5בר2 נחשב לחומר פוטו-קטליטי אטרקטיבי ביותר בשל מבנה הסנדוויץ' הייחודי שלו, יציבות כימית מעולה, יכולת לכידת אור נראה טוב ומבנה פס מתאים. שאפו על ידי מבנה הגביש הלא-צנטרוסימטרי שלו, ביצועים פיזואלקטריים החלו להיכנס לחזון החוקרים לאחרונה. עם זאת, הפוטנציאל שלו כפיאזוקטליזטור יעיל רחוק מלהיות מנוצל, במיוחד מאז ההשפעות של פגמים על פיאזוקטליזה ו- piezocatalytic H2O2 ייצור על בי4O5בר2 נשאר מועט. לפיכך, פייזוקטליזה מונעת אנרגיה מכנית מספקת שיטה מבטיחה עבור H2O2 סינתזה ממים טהורים עם משיכה רבה.
פריצת דרך ב- Piezocatalysis
לאחרונה, קבוצת מחקר בראשותו של פרופ' הונגווי הואנג מאוניברסיטת סין למדעי הגיאוגרפיה דיווחה על H פייזוקטליטי יוצא דופן2O2 ביצועי אבולוציה שהושגו על פני Bi דק במיוחד4O5בר2 גיליונות ננו עם מקומות פנויים חמצן מתאימים, וחשפו את המנגנון שמבנה דק וריקנות חמצן משפרים ביחד את הפעילות הפיאזוקטליטית. התוצאות פורסמו ב- כתב העת הסיני לקטליזה.
Ultrathin Bi4O5בר2 גליונות ננו עם ריכוזי חמצן פנויים ניתנים לשליטה מסונתזים בשיטה סולווותרמית חד-שלבית על ידי כוונון יחס המים לאתילן גליקול. ניסויים וחישובים תיאורטיים הראו כי בי4O5בר2 עם מקומות פנויים חמצן מתאימים מציג ביצועים דרמטיים עבור H piezocatalytic2O2 הפקה. מצד אחד, מרווחי חמצן פנויים ומבנה דק מגדילים במידה רבה את התכונות הפיאזואלקטריות ואת הפוטנציאל הפיאזואלקטרי של Bi4O5בר2, אשר משפרים את ההפרדה וההעברה של מטענים המושרים בפיזו. מצד שני, מקומות פנויים בחמצן מעודדים ספיחת חמצן והפעלה על פני השטח של Bi4O5בר2, ולהוביל לירידה מתמדת באנרגיה החופשית של גיבס של מסלול התגובה. לכן, ה-Piezocatalytic H2O2 ביצועי הייצור של Bi4O5בר2 עם מקומות פנויים חמצן מתאימים גבוה יותר מזה של פייזוקאטליסטים אחרים בשימוש נפוץ.
עבודה זו נתמכה במשותף על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס' 52272244 ו-51972288), קרנות המחקר הבסיסיות לאוניברסיטאות המרכזיות (2652022202).
