Использование солнечной энергии для расщепления воды для производства водородного топлива является многообещающим возобновляемым ресурсом, но это медленный процесс, даже если для его ускорения используются катализаторы. В некоторых случаях для увеличения скорости производства водорода добавляют спирты или сахара, но эти химические вещества разрушаются по мере образования водорода, а это означает, что этот подход не возобновляем.
В рамках отдельной стратегии исследователи попытались использовать загрязнители в сточных водах для увеличения производства водородного топлива. Хотя катализаторы на основе титана работали как для удаления загрязняющих веществ, так и для производства водорода, эффективность была ниже, чем ожидалось, для обеих стадий из-за их перекрывающихся реакционных центров. Один из способов уменьшить такие помехи – сделать катализаторы, сплавив вместе разные проводящие металлы, тем самым создав отдельные места для протекания реакций.
Итак, Чуанхао Ли и его коллеги хотели объединить оксид кобальта и диоксид титана, чтобы создать катализатор двойного действия, который расщеплял бы обычные лекарства в сточных водах, а также эффективно превращал бы воду в водород для топлива.
Чтобы сделать катализатор, исследователи покрыли наноразмерные кристаллы диоксида титана тонким слоем оксида кобальта. Первоначальные испытания показали, что этот материал не производит много водорода, поэтому в качестве следующего шага команда добавила в этот двойной катализатор 1% по весу наночастиц платины – эффективный, но дорогой катализатор для производства водорода.
В присутствии искусственного солнечного света пропитанный платиной катализатор разрушил два антибиотика и произвел значительное количество водорода. Наконец, команда проверила свой продукт на реальных сточных водах, воде из реки в Китае и образцах деионизированной воды. Под искусственным солнечным светом катализатор стимулировал образование водорода во всех трех образцах. Наибольшее количество водорода получено из пробы сточных вод.
Исследователи говорят, что их катализатор может быть устойчивым вариантом очистки сточных вод за счет одновременного производства водородного топлива.