Photokatalytische Wasserspaltung verbessert

Bisher noch kein praktikables Verfahren

Seit Jahrzehnten sind erneuerbare Energieträger aufgrund des dramatischen Klimawandels durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und der Zurückhaltung bei der weiteren Nutzung der Kernenergie dringend gefragt. Daher hat die photokatalytische Wasserspaltung zunehmend an Bedeutung gewonnen und gilt als vielversprechender Ansatz zur Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie in Form von Wasserstoff als Kraftstoff – aber es sei noch kein praktikables Verfahren gefunden worden, so die Autoren aus Oxford und Hongkong im Abstract des Berichts „Photocatalytic water splitting by N-TiO₂ on MgO (111) with exceptional quantum efficiencies at elevated temperatures“ (Photokatalytische Wasserspaltung durch N-TiO₂ auf MgO (111) mit außergewöhnlichen Quantenwirkungsgraden bei erhöhten Temperaturen) in Nature Communications.

Aus der Einführung

„In den vergangenen Jahrzehnten wurden verschiedene Systeme entwickelt, aber die meisten von ihnen leiden unter geringen Aktivitäten, einem engen Absorptionsbereich und schlechten Quantenwirkungsgraden (Q.E.) aufgrund der schnellen Rekombination von Ladungsträgern. Hier berichten wir über eine dramatische Unterdrückung der Elektronen-Loch-Paar-Rekombination auf der Oberfläche von N-dotierten Nanokatalysatoren auf TiO₂-Basis unter erhöhten Konzentrationen von H⁺ und OH^– und einer lokalen elektrischen Feldpolarisation eines MgO(111)-Trägers während der Photolyse von Wasser bei erhöhten Temperaturen. So zeigt sich eine breite optische Absorption, die O₂ und H₂ in einem Molverhältnis von 1:2 mit einer H₂^–Entwicklungsrate von über 11.000 µmol g^-1 h^-1 ohne „Opferreagenzien“ (sacrificial reagents) bei 270 °C erzeugt.

->Quelle:

Yiyang Li, Yung-Kang Peng, Liangsheng Hu, Jianwei Zheng, Dharmalingam Prabhakaran, Simson Wu, Timothy J. Puchtler, Mo Li, Kwok-Yin Wong, Robert A. Taylor & Shik Chi Edman Tsang: Photocatalytic water splitting by N-TiO₂ on MgO (111) with exceptional quantum efficiencies at elevated temperatures, in: Nature Communications Band 10, Artikelnummer: 4421 (2019), https://www.nature.com/articles/s41467-019-12385-1