Unindo a estrutura da água interfacial e a reatividade na evolução fotocatalítica do hidrogênio em interfaces de TiO₂

A evolução do hidrogênio por meio da divisão fotocatalítica da água é uma tecnologia ecologicamente correta e sustentável para conversão de energia solar em química. A evolução do hidrogênio (H2) por meio da divisão fotocatalítica da água é uma tecnologia ecologicamente correta e sustentável para conversão de energia solar em química.

A aparente atividade de evolução do H2 é altamente sensível não apenas à área superficial do fotocatalisador, mas também à quantidade de água interfacial. Ao normalizar as taxas de formação de H2 tanto pela área superficial específica quanto pelo número de camadas de água adsorvidas, a equipe distinguiu quantitativamente a reatividade da água interfacial dos efeitos decorrentes simplesmente de diferenças na quantidade de água.

Ao contrário da visão convencional de que fortes interações água-TiO 2 são geralmente favoráveis ​​​​para a fotocatálise porque melhoram o aprisionamento de fotoportadores, suprimem a recombinação de carga e, assim, prolongam a vida útil do portador de carga, a equipe descobriu.

Como a água interfacial não apenas interage com a superfície do TiO 2, mas também forma redes de ligações de hidrogênio com propriedades estruturais e dinâmicas coletivas, a equipe examinou a seguir como o ambiente de ligações de hidrogênio influencia sua reatividade.

Do ponto de vista da teoria de Marcus, maior flexibilidade e flutuações da rede de ligações de hidrogênio facilitam a reorganização molecular necessária para esta reação, consistente com a maior reatividade observada experimentalmente de água interfacial mais flexível.

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