مروری بر شکافت فتوکاتالیستی آب و انواع ساختارهای ناهمگون فتوکاتالیست‌ها

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران

10.22034/ijche.2023.415795.1351

چکیده

کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی و افزایش استفاده از سوخت‌های تجدیدپذیر، باعث جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست و کاهش دمای اتمسفر کره زمین می‌شود. امروزه، با دلیل افزایش جمعیت، چالش افزایش مصرف انرژی پیش‌رو است؛ بنابراین استفاده از روش‌های ساده و مقرون‌به‌صرفه برای تأمین انرژی ضروری است. یکی از روش‌های این تأمین انرژی، شکافت آب با استفاده از نور خورشید و فتوکاتالیست برای تولید هیدروژن است. پیشرفت‌های حاصل از تحقیقات علمی بنیادی تا کاربردهای عملی مقیاس‌پذیر در حوزه شکست آب فتوکاتالیستی در سال‌های اخیر به وقوع پیوسته است. در این بررسی، ابتدا عوامل مؤثر در طراحی یک فتوکاتالیست از جمله عوامل فداشونده، اثر نانوذرات، طیف نور خورشید و معرفی فتوکاتالیست‌های در ناحیه نور UV مورد بررسی قرار می‌گیرد. سپس، پیشرفت‌های اخیر مواد دوبعدی و ساختارهای ناهمگون برای کاربردهای شکست آب از دیدگاه نظری خلاصه می‌شود؛ به‌طور خاص، تعدادی از مواد دوبعدی و ساختارهای ناهمگون مورد استفاده برای شکافت آب موردبحث قرار می‌گیرند. در نهایت، بر پیشرفت‌های اخیر در زمینه توسعه مواد جدید جاذب نور در ناحیه مرئی، نگرش و استراتژی‌ها تمرکز خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A review of photocatalytic water splitting and heterogeneous structures of photocatalysts

نویسندگان [English]

  • Nadia Najafi
  • Farshad Yazdani
Chemistry and Chemical Engineering Center of Iran (CCERCI)
چکیده [English]

The reduction of fossil fuel usage and the simultaneous increase in the utilization of renewable fuels contribute to mitigating environmental pollution and reducing the Earth's atmospheric temperature. Today, the escalating global population poses a challenge of increased energy consumption, necessitating the adoption of simple and cost-effective methods for energy generation. Water splitting using solar light and photocatalysts for hydrogen production is one such approach. Recent years have witnessed significant advancements in the field of photocatalytic water splitting, with progress extending from fundamental scientific research to practical and scalable applications.

This review begins by examining the influential factors in the design of a photocatalyst, including sacrificial agents, nanoparticle effects, solar spectrum, and the introduction of photocatalysts operating in the UV region. Subsequently, recent advancements in two-dimensional materials and heterogeneous structures for water splitting applications are summarized from a theoretical perspective. Specifically, various two-dimensional materials and heterogeneous structures employed for water splitting are discussed.

Finally, the focus shifts to recent progress in the development of new materials for light absorption in the visible region, insights, and strategies in the field. The discussion concludes with an emphasis on recent advancements in the development of new materials, absorption of light in the visible region, insights, and strategies for further exploration and development.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water splitting
  • photocatalyst
  • solar energy
  • heterogeneous structure
  • hydrogen production