افزايش تقاضا براي انرژي پاك و نگراني از آثار زيست‌محيطي سوخت‌هاي فسيلي، پژوهش‌هاي گسترده‌اي را در زمينه توليد هيدروژن به‌عنوان حامل انرژي سبز برانگيخته است. در اين پژوهش، با تمركز بر سامانه‌هاي فتوكاتاليستي بر پايه دي‌اكسيد تيتانيوم (TiO₂)، مطالعات متعددي پيرامون ريفرمينگ و اكسايش نوري الكل‌هاي ساده و چندعاملي شامل متانول، اتانول، ايزوپروپانول و گليسرول مرور و تحليل گرديد. نتايج نشان داد كه نوع الكل، ساختار فاز بلوريTiO₂ ، نوع و ميزان فلز بارگذاري‌شده و همچنين شرايط تابش، نقش تعيين‌كننده‌اي در بازده و انتخاب‌پذيري واكنش دارند. در ميان هم‌كاتاليست‌ها، پلاتين به‌دليل تابع كار بالا، انرژي آزاد گيبس نزديك به صفر و قابليت تشكيل پيوند شاتكي مؤثر، بالاترين كارايي را در تكامل هيدروژن نشان داد، در حالي‌كه نقره و برخي فلزات ارزان‌تر عملكرد ضعيف‌تري داشتند. در فرآيند فتوفرمينگ اتانول، نانوساختارهاي Au/TiO₂ و Pt/TiO₂ بالاترين نرخ توليد هيدروژن را ارائه كردند و افزودن گرافيت‌كربون نيتريد (g-C₃N₄) و كاربيد تنگستن (WC₁₋ₓ) موجب بهبود چشمگير جداسازي حامل‌هاي بار و افزايش پايداري گرديد. در واكنش‌هاي ايزوپروپانول، محصول اصلي استون بود و عملكرد كاتاليست‌ها به ترتيب Ru ‎> Ni ‎> Co ‎> Cu گزارش شد. بررسي فتوفرمينگ گليسرول نيز نشان داد كه تركيبات دوفلزي مانند Cu–Pt/TiO₂ و N,M-TiO₂ (M=Co, Ni, Cu) با بهره‌گيري از اثرات هم‌افزايي و كاهش بازتركيب نوري، بازده توليد هيدروژن را تا ده‌ها برابر نسبت به TiO₂ خالص افزايش دادند. همچنين، پارامترهايي نظير فشار اكسيژن، غلظت الكل و نسبت فازهاي آناتاز-روتيل بر مسير واكنش و گزينش‌پذيري محصولات اثر مستقيم دارند. به‌طور كلي، يافته‌هاي اين پژوهش نشان مي‌دهد كه طراحي هوشمندانه‌ي ساختارهاي هتروجانكشن و به‌كارگيري فلزات نجيب يا جايگزين‌هاي كم‌هزينه با ويژگي‌هاي الكترونيكي مناسب، راهي كارآمد براي افزايش بازده نوري و پايداري در توليد هيدروژن فوتوكاتاليستي از الكل‌ها فراهم مي‌سازد و مي‌تواند گامي مؤثر در توسعه فناوري‌هاي انرژي پاك آينده باشد.

10/7/2025 12:00:00 AM

88456

1404/08/24

The use of bifunctional titanium-oxide–based catalysts in the photocatalytic decomposition of alcohols for hydrogen production

فوتوفرمينگ , تجزيه فوتوكاتاليستي , هيدروژن

hydrogen , photoreforming