افزایش هم‌ افزایی تولید هیدروژن فوتوکاتالیستی در نانوشیت‌های TiO2 

رئیس دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی سهند گفت: در این پژوهش که به طور مشترک در سه دانشگاه صنعتی سهند تبریز، دانشگاه آلبرتا کانادا و دانشگاه زیگن آلمان توسط دکتر صادق پورعلی، دکتر شیوا مهاجرنیا و دکتر سیدسینا حجازی، دکتر مانوئلا کیلایان، دکتر کارستن انگلهارد، مهندس مجید شاه‌ثنایی، مهندس نسترن فرح ‌بخش، مهندس آنیکا شاردت و مهندس ستاره ارنگ‌ پور انجام‌ شده است روشی مستقیم با استفاده از تابش نور UV برای ایجاد نقص‌های نقطه‌ای، به‌ویژه Ti3+ و VO، بر سطح نانوشیت‌های TiO2 (TiO2-NSs) ارائه شده است.

“توحید سعید” افزود: در این پژوهش، روشی مستقیم با استفاده از تابش نور UV برای ایجاد نقص‌های نقطه‌ای، به‌ ویژه Ti3+ و VO، بر سطح نانوشیت‌های TiO2 (TiO2-NSs) ارائه شده است، همچنین این نانوشیت‌ها به‌ طور کارآمد با ذرات Pt تزئین می‌ شوند.

به گفته وی، افزودن پیش‌ماده Pt در دو حالت صورت می‌گیرد؛ در دوره‌ های آسایش پس از قطع تابش نور UV شامل نمونه‌های ناشی از نور، LI و در هنگام تابش نور UV با نمونه‌های فتودپوزیت‌شده، PD لذا اندازه و توزیع ذرات Pt بر روی هر دو نوع نانوشیت LI و PD به‌ طور سیستماتیک با زمان‌های آسایش مختلف مرتبط است که این امکان را برای کنترل دقیق غلظت Pt بر سطح نانوشیت ها فراهم می‌کند. بر اساس ادعای محققان این پروژه، خصوصیات مختلف نانوشیت‌های TiO2 با استفاده از تکنیک‌های میکروسکوپی FESEM، TEM، و HAADF-STEM و طیف‌ سنجی یا همان XPS به‌ طور جامع مورد بررسی قرار گرفته و از گاز کروماتوگرافی برای ارزیابی عملکرد فوتوکاتالیستی تولید H2 در نمونه‌های مختلف استفاده شده است.

پژوهشگر و عضو هیأت علمی دانشکده مواد نیز در این خصوص گفت: یافته‌ های این پژوهش نشان می‌دهد که ذرات Pt به صورت نانوذرات بر روی سطح نانوشیت‌های TiO2 در حضور تابش نور رسوب می‌کنند، پس از ۵ دقیقه زمان آسایش، ترکیبی از اتم‌های منفرد Pt (SAs) و کلاستر‌ها با بارگذاری حداکثر 0.37 at% پدید می آید.

“صادق پورعلی” تاکید کرد: افزایش زمان آسایش به ۶۰ دقیقه منجر به کاهش تدریجی اتم‌های منفرد Pt و کلاستر‌ها شده و در نهایت به رسوب نانوذرات Pt با غلظت کمتر منجر می‌شود، به‌ طور خاص، اتم‌های منفرد Pt و خوشه‌ها عملکرد برتری در تولید هیدروژن نشان می‌دهند و افزایش ۴ هزار برابری را نسبت به نانوشیت‌های TiO2 خالص نشان می‌دهند.

وی افزود: همچنین تابش مستمر UV در طی افزودن Pt در نمونه‌های فتودپوزیت‌ شده منجر به تشکیل نانوذرات Pt با غلظت کمتر نسبت به نمونه‌ های LI شده و در نتیجه تولید هیدروژن فوتوکاتالیستی کاهش می‌یابد.

به گفته پورعلی، این مطالعه نه تنها بینشی در مورد کنترل دقیق اندازه اتم‌های منفرد Pt بر روی نانوشیت‌های TiO2 ارائه می‌دهد بلکه کارایی بی‌نظیر آن‌ها در تولید هیدروژن را نیز آشکار کرده و به طراحی سیستم‌ های فوتوکاتالیستی کارآمد برای تولید پایدار هیدروژن کمک‌های ارزشمندی ارائه می‌دهد.

عضو هیأت علمی دانشکده مواد دانشگاه صنعتی سهند عنوان کرد: نتایج این پژوهش با عنوان Synergistic enhancement of photocatalytic hydrogen production in TiO2 nanosheets through light-induced defect formation and Pt single atoms در مجله Journal of Materials Chemistry A با ضریب تأثیر ۱۱،۹ نیز منتشر شده است.