Révolutionner la production de H2O2 : les nanofeuilles ultraminces présentent une immense promesse

Bi4O5Br2 est hautement attrayant en tant que piezocatalyseur efficace qui utilise l'énergie mécanique omniprésente pour la synthèse de H2O2. Les nanofeuilles ultraminces de Bi4O5Br2 médiées par des lacunes d'oxygène présentent une meilleure réponse piézoélectrique et une plus forte capacité d'adsorption et d'activation de l'oxygène, ce qui conduit à une performance exceptionnelle de synthèse de H2O2 par piezocatalyse sans agents sacrificiels ni co-catalyseurs dans l'eau pure. Crédit : Chinese Journal of Catalysis

Des recherches récentes ont démontré l'efficacité des nanofeuilles ultraminces de Bi4O5Br2 avec des lacunes d'oxygène contrôlées dans l'amélioration de la production piezocatalytique de peroxyde d'hydrogène (H2O2), présentant une alternative viable et respectueuse de l'environnement aux méthodes traditionnelles.

Le peroxyde d'hydrogène (H2O2) sert de matière première chimique cruciale avec de nombreuses applications dans de nombreux contextes industriels et quotidiens. Cependant, la méthode industrielle de l'anthraquinone pour produire de H2O2 est entachée de graves inconvénients, notamment des niveaux élevés de pollution et de consommation d'énergie. Une approche alternative consiste à exploiter l'énergie mécanique omniprésente pour l'évolution de H2O2 par piezocatalyse, ce qui offre une stratégie prometteuse. Malgré son potentiel, cette méthode est confrontée à des défis en raison de son efficacité insatisfaisante de conversion d'énergie.

Bi4O5Br2 est considéré comme un matériau photocatalytique hautement attrayant en raison de sa structure sandwich unique, de son excellente stabilité chimique, de sa bonne capacité de capture de la lumière visible et de sa structure de bande appropriée. Inspirée par sa structure cristalline non centro-symétrique, la performance piézoélectrique a récemment commencé à entrer dans la vision des chercheurs. Cependant, son potentiel en tant que piezocatalyseur efficace est loin d'être exploité, notamment sur les effets des défauts sur la piezocatalyse et la production piezocatalytique de H2O2 sur Bi4O5Br2. Ainsi, la piezocatalyse entraînée par l'énergie mécanique offre une méthode prometteuse pour la synthèse de H2O2 à partir d'eau pure avec un grand attrait.

Récemment, un groupe de recherche dirigé par le Prof. Hongwei Huang de l'Université des géosciences de Chine a rapporté une performance exceptionnelle d'évolution piezocatalytique de H2O2 qui a été réalisée sur des nanofeuilles ultraminces de Bi4O5Br2 avec des lacunes d'oxygène appropriées, et a révélé le mécanisme selon lequel la structure mince et les lacunes d'oxygène renforcent collectivement l'activité piezocatalytique. Les résultats ont été publiés dans le Chinese Journal of Catalysis.

Des nanofeuilles ultraminces de Bi4O5Br2 avec des concentrations de lacunes d'oxygène contrôlables sont synthétisées par une méthode solvothermale en une étape en ajustant le rapport eau/glycol éthylique. Des expériences et des calculs théoriques ont montré que le Bi4O5Br2 avec des lacunes d'oxygène appropriées présente des performances dramatiques pour la production piezocatalytique de H2O2. D'une part, les lacunes d'oxygène et la structure mince augmentent largement les propriétés piézoélectriques et le potentiel piézoélectrique du Bi4O5Br2, ce qui améliore la séparation et le transfert des charges induites par le piezo. D'autre part, les lacunes d'oxygène favorisent l'adsorption et l'activation de l'oxygène à la surface du Bi4O5Br2, et entraînent une diminution constante de l'énergie libre de Gibbs du trajet réactionnel. Par conséquent, la performance de production piezocatalytique de H2O2 du Bi4O5Br2 avec des lacunes d'oxygène appropriées est supérieure à celle d'autres piezocatalyseurs couramment utilisés.