Composites multifonctionnels à base de graphène orientés par les rôles du graphène dans la photocatalyse

Le graphène (GR), une feuille de carbone monocouche avec une structure en treillis hexagonale, a montré un potentiel intéressant dans la photocatalyse artificielle en raison de ses propriétés enchanteresses pour améliorer l’absorption de la lumière, la dynamique du transfert d’électrons et les réactions de surface. De nos jours, les photocatalyseurs multifonctionnels à base de GR, tels que les semi-conducteurs GR, les GR-métal et les GR-organiques, ont été largement utilisés dans la séparation photocatalytique de l’eau, la purification de l’environnement, la réduction du dioxyde de carbone et la synthèse organique sélective pour fournir une stratégie viable et durable pour les problèmes de pénurie d’énergie et de crise environnementale. En raison des caractéristiques uniques et fascinantes du GR idéal, notamment une structure plate 2D, une surface spécifique théorique élevée, une transmittance optique supérieure, une excellente conductivité électronique et une bonne stabilité chimique, le GR a été considéré comme un cocatalyseur prometteur pour améliorer l’efficacité de conversion du solaire. l’énergie des systèmes de photosynthèse artificielle. En outre, dans certains systèmes photocatalytiques spécifiques, GR est également capable d’agir en tant que photosensibilisateur macromoléculaire pour générer des photoélectrons par lui-même.

Comme on le sait, le choix de la méthode de synthèse appropriée joue un rôle important dans l’adaptation des propriétés des composites à base de GR, telles que la morphologie, la taille, la structure des défauts et les propriétés de surface/interface, qui sont étroitement liées à leurs performances photocatalytiques. Par conséquent, d’énormes efforts ont été consacrés à l’exploration et à l’optimisation des méthodes de synthèse, telles que la méthode hydrothermique/solvothermique, le traitement de combustion, la méthode du bain d’huile à basse température, l’approche sol-gel, le dépôt assisté par ultrasons, la synthèse assistée par micro-ondes, la réduction photo-assistée. , dépôt électrochimique pour construire des composites à base de GR à haute efficacité avec une architecture souhaitable.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Yi-Jun Xu de l’Université de Fuzhou, en Chine, a passé en revue de manière critique les stratégies d’optimisation et la synthèse de photocatalyseurs composites multifonctionnels à base de RG. Les stratégies d’optimisation des composites à base de GR sont d’abord introduites, telles que la diminution de la densité de défauts des GR, le dopage chimique, l’optimisation de la dimensionnalité des GR et des composants photoactifs, le dépôt de cocatalyseurs pour construire des systèmes à double ou multicocatalyseurs et l’optimisation des paramètres interfaciaux des GR. -composites à base. Ensuite, la synthèse de composites à base de GR est discutée dans une nouvelle perspective, qui est orientée par les rôles de GR dans la photocatalyse, contenant un médiateur et un accepteur de photoélectrons, améliorant la capacité d’adsorption, adaptant la plage et l’intensité d’absorption de la lumière et le photosensibilisateur macromoléculaire. Au-delà de cela, un bref aperçu des défis et des stratégies d’évolution potentielles pour améliorer l’efficacité de conversion de l’énergie solaire des composites à base de RG est proposé. La revue a été publiée dans Journal chinois de catalyse.