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Heterogene Photokatalyse

Heterogene Photokatalyse. Hauptseminar AC V 06 . Mai 2014 Gregor Schwab. Funktionsweise der Photokatalyse. Absorption von Licht durch Halbleiter Erzeugung von Elektronen-Loch- Päärchen Ladungstransport zur Oberfläche → RedOx -Reaktion mit e - - Donor /Akzeptor.

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Presentation Transcript

  1. Heterogene Photokatalyse Hauptseminar AC V 06. Mai 2014 Gregor Schwab

  2. Funktionsweise der Photokatalyse Absorption von Licht durch Halbleiter Erzeugung von Elektronen-Loch- Päärchen Ladungstransport zur Oberfläche → RedOx-Reaktion mit e--Donor/Akzeptor Li, JF; An, XQ; Park, KH; Khraisheh, M; Tang, JW, A critical review of CO2 photoconversion: Catalysts and reactors, Catalysts Today, 224, 2014

  3. Funktionsweise der Photokatalyse ELicht≥ Eg Eg abhängig von Halbleitermaterial → Band-Gap-Tuning Lage von HOMO/LUMO zwischen VB/CB -B. Ohtani, Photocatalysis A to Z-What we know and what we do not know in ascientific sense, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 11, 2010 -Davide Ravelli,Daniele Dondi,Maurizio Fagnoni, Angelo Albini, Photocatalysis. A multi-faceted concept for green chemistry, Chem. Soc. Rev.,38, 2009

  4. Anwendungsgebiete der heterogenen Photokatalyse Mineralisierung von Schadstoffen (Wasseraufbereitung) Wasserspaltung CO2-Konversion

  5. CO2-Konversion Thermodynamisch (5) und (6) für Reduktion begünstigt aber: Kinetisches Problem, da Mehrelektronenprozess - Li, JF; An, XQ; Park, KH; Khraisheh, M; Tang, JW, A criticalreviewof CO2 photoconversion: Catalystsandreactors, Catalysts Today, 224, 2014 - Kumar, B; Llorente, M; Froehlich, J; Dang, T; Sathrum, A; Kubiak, CP, PhotochemicalandPhotoelectrochemicalReductionof CO2, Annual Review of Physical Chemistry, 63, 2012

  6. Thermodynamische Aspekte • Gleichzeitige Reduktion • und Oxidation von • einem Photokatalysator • selten möglich • Grund: • Oxidationspotential von • H2O oft größer als von • VB • Lösung: Binäres System Wenqing Fan, Qinghong Zhang and Ye Wang, Semiconductor-based nanocomposites for photocatalytic H2 production and CO2 conversion, Phys. Chem. Chem. Phys.,15, 2013

  7. Multikomponenten-Heterostruktur Z-Schema: Zwei Halbleiter, ein Mediator Ein Halbleiter für Oxidation, ein Halbleiter für Reduktion → Auswahl der Halbleiter erleichtert Yongquan Qu; Xiangfeng Duan; Progress, challenge and perspective of heterogeneous Photocatalysts, Chem. Soc. Rev., 42, 2013

  8. 1) Absorption ↔ Ladungstrennung 2) Ladungstransport ↔ Defekte 3) RedOx-Reaktion mit Spezies auf Oberfläche ↔ Überspannung Kinetische Aspekte

  9. Beladen der • Halbleiteroberfläche mit • Metallen • Vorteile: • - Cokatalysator • → Verringerung der • Überspannung • → Erhöhung der • Effizienz und Selektivität Metall/Halbleiter-Heterostruktur

  10. Große Bedeutung der heterogenen • Photokatalyse für die Zukunft: • - Handhabung des Treibhauseffekts • - Gewinnung von erneuerbaren Energieträgern • Probleme: • - Großtechnischer Maßstab • - Effiziente Katalysatoren Ausblick

  11. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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