سنتز الکتروشیمیایی نانولوله های TiO۲ برای واکنش شکافت آب: مکانیزم، چالش های موجود و راهکارهای بهبود

امروزه به دلایل راهبردی نظیر اهمیت انرژی و حفاظت از محیط زیست ، اهمیت یافتن جایگزین برای سوخت های فسیلی دوچندان شده است . هیدروژن یکی از منابع انرژی جایگزین مناسب و بالقوه برای این سوخت ها به شمار می رود که فناوری های مختلفی برای تولید این منبع سوخت معرفی شدهاند. فناوری های متداول برای تولید هیدروژن، مقدار زیادی گاز گلخانه ای CO۲ تولید می کنند که مشکلات زیست محیطی قابل توجهی به همراه دارند. در دهه های اخیر نانولوله های TiO۲ به عنوان یک ماده فوتوکاتالیست ایدهآل جهت استفاده به عنوان واکنش های الکترودی نظیر شکافت آب و تولید هیدروژن معرفی شده اند. در این فوتوکاتالیست ها، در دسترس ترین منابع یعنی آب به عنوان ماده اولیه و نور خورشید به عنوان منبع انرژی به کار گرفته می شوند. ظرفیت بهرهوری بالای این ماده باعث به کارگیری آن در کارکردهای دیگری از حوزه انرژی نظیر تولید باتری های یون لیتیوم و ابرخازنها نیز شده است . گاف انرژی قابل توجه نانولوله های TiO۲ (رسانایی الکتریکی بسیار پایین ) و در کنار آن، بازترکیب شدن الکترونها و حفرههای الکترونی در طول واکنش شکافت آب، مانع بزرگی برای ورود این ماده به چرخه صنعتی انرژی های نو و تولید هیدروژن محسوب می شود. در حال حاضر، این چالش و راهکارهای رفع آن سبب شده است تا TiO۲ به یکی از مواد با بیشترین سرانه تحقیق در دنیا بدل شود. در این بررسی ، ضمن مرور جایگاه فوتوکاتالیست های بر پایه نانولوله های TiO۲ ، چالش های اصلی این حوزه و راهکارهایی که برای رفع این موانع بیان شده است ، یک به یک مرور می شوند.

کلیدواژه ها:

سوختهای فسیلی ، فوتوکاتالیست ، نانولوله های ۲TiO ، شکافت آب ، گاف انرژی ، اصلاح ساختار