Metal based nanoparticles for electrocatalytic and photocatalytic hydrogen production
La creixent preocupació pel problema de l'escalfament global, causat principalment pel consum massiu de combustibles fòssils tradicionals, ha generat un gran interès en explorar fonts d'energia renovable i sostenible. La fotosíntesi artificial és un camp que, inspirat per la natura, té com...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/691563 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/691563 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palabra clave: | Nanoquímica Nanochemistry Catàlisi Catalysis Catálisis Fotosíntesi artificial Artificial photosynthesis Fotosíntesis artificial Ciències Experimentals 54 |
| Sumario: | La creixent preocupació pel problema de l'escalfament global, causat principalment pel consum massiu de combustibles fòssils tradicionals, ha generat un gran interès en explorar fonts d'energia renovable i sostenible. La fotosíntesi artificial és un camp que, inspirat per la natura, té com a objectiu emmagatzemar l'energia solar en enllaços químics, convertint-se així en una alternativa viable per produir energia neta. En un dels possibles processos, la descomposició de l'aigua, l'aigua s'oxida per produir oxigen i es redueix per produir hidrogen en les dues semireaccions involucrades en el procés. No obstant això, totes dues reaccions són cinèticament lentes, per tant, es requereixen catalitzadors eficients. El Capítol 1 del manuscrit proporciona l'estat actual del problema de l'escalfament global i algunes estratègies corresponents per resoldre'l, destacant la importància dels catalitzadors, especialment els nanocatalitzadors, en la producció d'hidrogen com a combustible solar renovable. En el Capítol 2 es llisten els principals objectius d'aquesta tesi, que inclouen el disseny i la caracterització dels materials, així com les seves proves (foto)(electro)catalítiques. En el Capítol 3, es sintetitzen nanopartícules (NPs) de Pt o/ i Ru mono i bimetàl·liques utilitzant òxid de grafè reduït dopat amb nitrogen (NH2-rGO) com a suport, i s'estudia la seva activitat electrocatalítica i estabilitat cap a la reacció d'evolució d'hidrogen (HER). En el Capítol 4, s'utilitza un lligand piridínic (3-fenilpiridina) com a estabilitzador per preparar NPs de Ru mitjançant el mètode organometàlic. L'activitat electrocatalítica en HER de les nanopartícules de Ru obtingudes s'ha comparat amb les de nanopartícules de Ru estabilitzades amb 2-fenilpiridina i 4-fenilpiridina per investigar els efectes dels tres lligands diferents. S'han estudiat diferències en termes de morfologia, estat d'oxidació superficial, propietats electrocatalítiques i estabilitat. En el Capítol 5, s'han dipositat NPs metàl·liques (Pt, Ni o Cu) a la superfície de dues macroestructures covalents de triazina (CTF) diferents mitjançant un enfocament organometàlic per produir catalitzadors fotocatalítics per a la HER. S'ha investigat l'efecte de les NPs metàl·liques i l'estructura del CTF en el rendiment fotocatalític. En el Capítol 6, els punts quàntics de carboni N,S (N,S-CD) s'han utilitzat com a interfícies per incorporar NPs de Pt i punts quàntics de tipus core-shell CdSe@ZnS per construir una nanoestructura orgànico-inorgànica mitjançant una síntesi en "un sol pas". Els sistemes híbrids CD/QD/Pt obtinguts han revelat un potencial d'activitat catalítica multitasca no només en fotoelectrocatalisi (HER fotoelectrocatalítica) sinó també en sonocatàlisi (degradació sonocatàlitica de contaminants de l'aigua). Finalment, al Capítol 7 es presenten les principals conclusions d'aquest treball de doctorat. |
|---|