Töltésszeparátorok fontossága a fotokatalízisben: a WO3 esete

The importance of charge separators in photocatalysis: the case of WO3

Abstract

Recombination of photogenerated charge carriers is an undesired phenomenon in photocatalysis, resulting reduced catalytic efficiency. To address this issue, several charge separators have been developed to inhibit this process. One of these materials is WO₃. Its presence alongside photocatalysts such as TiO₂ has shown several positive aspects, which we have investigated in our work. The key parameters that determine the charge trapping efficiency of WO₃ are its crystal phase composition (monoclinic, triclinic, tetragonal), the hydration level (presence of full or partial hydrates), or even the primary and secondary morphology of the nanoparticles. Furthermore, due to the efficient charge trapping, the efficiency of the holes is increased, resulting in more hydroxyl radicals and more hydroxylated intermediates during the degradation of different model pollutants. The optimal WO₃ content was between 15 and 25% in all cases studied.

ÖSSZEFOGLALÓ

Afotokatalitikus folyamatok egyik kellemetlen jelensége a fotogenerált töltéshordozók rekombinációja, amelynek egyenes következménye a katalizátor hatékonyságának csökkenése. Ennek érdekében több töltésszeparálásra alkalmas anyagot fejlesztettek, amelyek lassítják ezt a folyamatot. Ilyen anyag a WO₃. Jelenléte olyan fotokatalizátorok mellett, mint a TiO₂ több pozitívumot is mutatott, amelyet a munkánk során vizsgáltunk. A kulcsparaméterek, amelyek meghatározzák a WO₃ töltéscsapdázó hatékonyságát, az a kristályfázis szerinti összetétel (monoklin, triklin, tetragonális), a hidratációs szint (teljes vagy parciális hidrátok jelenléte), vagy éppen az előállított nanorészecskék elsődleges és másodlagos morfológiája. Továbbá, a hatékony töltéscsapdázás végett a visszamaradt lyukak hatékonysága is megnövekszik, ezáltal több hidroxil gyök keletkezett és több hidroxilált köztiterméket is tapasztaltunk különböző modellszennyezők lebontása során. Az optimális WO₃ tartalom minden vizsgált esetben 15 és 25% közé esett.