Rational photocatalyst design for hydrogen evolution

Photocatalytic hydrogen evolution from water is a promising technology that can cleanly convert sunlight into hydrogen, which is both a carbon-free fuel and a platform chemical. Graphitic carbon nitride is a promising photocatalyst for this application, although its activity is as-yet rather low. In this work, the "defects" conventionally accepted to be important for photocatalysis have been identified. These insights were then used to design a carbon nitride photocatalyst, with such defects deliberately incorporated into the material. This designed photocatalyst exhibited an order of magnitude increase in hydrogen evolution rate over the benchmark.

Rational designter Photokatalysator zur Wasserstoffentwicklung

Wasserstoffentwicklung aus Wasser mithilfe der künstlichen Photokatalyse ist eine vielversprechende Technik, mit der Sonnenlicht direkt in Wasserstoff umgewandelt werden kann. Das Ergebnis – Wasserstoff – ist gleichzeitig ein CO2-neutraler Brennstoff und eine wichtige Plattformchemikalie. Kohlenstoffnitride bilden eine aussichtsreiche Klasse metallfreier Photokatalysatoren, wenngleich ihre katalytischen Aktivitäten derzeit noch gering sind. Hier wurden strukturelle „Defekte”, die oft als Schlüssel zur photokatalytischen Aktivität gelten, identifiziert und die daraus gewonnenen Erkenntnisse genutzt, um derartige „Defekte” gezielt in einen Kohlenstoffnitrid-Photokatalysator einzubauen. Das Ergebnis ist ein "Designer-Photokatalysator", bei dem die Wasserstoffentwicklungsrate um eine Größenordnung höher liegt als im nicht-funktionalisierten Vergleichsmaterial.

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