Producerea hidrogenului și tratarea avansată a apei utilizând fotocatalizatori inovativi cu heterostructuri 3D

Hydrogen evolution and advanced water treatment using innovative 3D heterostructure photocatalysts

-Revolution3D-

Obiectivul general al proiectului constă în dezvoltarea unor nanomateriale cu heterostructuri 3D (3D-Het) pe bază de oxidroxizi (γ-FeOOH, γ-NiOOH, β-CoOOH) cuplați cu un nou perovskit dublu, cu potențial mare în fotocataliză, în special pentru producția de hidrogen.
Întrebarea științifică centrală abordată în contextul acestui proiect este: Cât de stabili sunt co-catalizatorii, în special nanoparticulele de oxihidroxizi, în mediu apos sub iluminare și în ce măsură poate fi influențată stabilitatea prin modificări de suprafață, interfață și masă ale materialului?

The overall aim of the project is to develop different 3D heterostructures(3D-Het) based on oxyhydroxides (γ-FeOOH, γ-NiOOH, β-CoOOH) coupled to a novel double perovskite, and establish their potential as photocatalysts, particularly for hydrogen production. The central scientific question addressed in the context of this project is: How stable are co-catalysts, particularly oxyhydroxide nanoparticles, in aqueous environmental under illumination and to what extent can the stability of a co-catalysts/Sr2AlTiO6 composites be influenced by means of surface, interface and bulk modifications of the material?

Abstract: Proiectul continuă cercetările efectuate în perioada anterioară, în proiectul PD2016-1510/02.05.2018 condus de directorul acestei propuneri, dedicat exploatării complete a fotocatalizatorilor 3D pentru remedierea și descompunerea apei.
Există blocaje în descompunerea și decontaminarea apei, printre care se numără stabilitatea materialelor, recombinările rapide ale sarcinilor la suprafață (reduce eficiența materialelor), limitările benzilor de energie în ceea ce privește potențialele redox ale apei etc. Revolution3D oferă soluții pentru rezolvarea acestor blocaje prin generarea de noi cunoștințe despre materiale și procese fotocatalitice prin dezvoltarea de noi rute pentru sinteză, concepte avansate pentru obținerea unor nanomateriale 3D inovative. Obiectivul general al proiectului este de a dezvolta diferite heterostructuri 3D (3D-Het) bazate pe oxihidroxizi  (γ-FeOOH, γ-NiOOH, β-CoOOH), cuplate cu un nou perovskit dublu, Sr2AlTiO6, determinându-le proprietățile optoelectronice, mecanismele de transfer ale sarcinilor excitate și stabilirea potențialului lor ca fotocatalizatori, în special pentru producția de hidrogen. Mai mult, proiectul Revolution3D urmărește în mod special adaptarea sarcinilor interfaciale si a proceselor de transfer de energie prin funcționalizarea chimică și evaluarea acestora cu spectroscopie fotochimică și tranzitorie, precum și explorarea efectului oxihidroxizilor sub formă de co-catalizatori, care stabilizează perovskitul dublu, reduc aglomerările, având ca rezultat suprafețe specifice mai mari și utilizarea mai eficientă a energiei solare pentru a activa procesul fotocatalitic.

Abstract: Project will be continuation of research conducted in the previous period, in project PD2016-1510/02.05.2018 led by the director of this proposal, devoted to full exploitation of 3D photocatalysts for water remediation and splitting.
There are bottlenecks of water splitting and water decontamination among which are the stability of  materials, fast recombinations of charges (e.g. reduce efficiency) that took place in semiconductor materials,  band gap limitations  of different semiconductors with respect to water redox potentials, etc. The Revolution3D project offer solutions to resolve these bottlenecks by generating new knowledge on photocatalytic materials and processes  through developing new routes for synthesis, advanced concepts for nanostructuring of semiconductors, and discovery of novel semiconductors including nanocomposites. The overall aim of the project is to develop different 3D heterostructures(3D-Het) based on oxyhydroxides (γ-FeOOH, γ-NiOOH, β-CoOOH) coupled to a novel double perovskite,Sr2AlTiO6, determine their optoelectronic properties and charge/energy transfer mechanisms and establish their potential as photocatalysts, particularly for hydrogen production. Moreover,  Revolution3D project  specifically aims to tailor interfacial charge and energy transfer processes by means of chemical functionalisation and evaluate them with photochemical and transient spectroscopy, as well as explore the effect of the oxyhydroxide nanoparticles as co-catalysts, which stabilise smaller double perovskite semiconductor particles, reduce agglomeration that will result in larger accessible surface areas and allow the use of solar energy to activate the process.

Echipa proiectului/The project team:

  • CS dr. Adrian Iulian BORHAN (Director proiect/Project manager)
  • ACS Daniel GHERCA
  • Conf. univ. dr. Alin DIRTU
  • CS III dr. Georgiana BULAI

Finanțare prin/Finance by: PN III Planul Naţional de Cercetare, Dezvoltare şi Inovare  2015 – 2020, Programul 1: Dezvoltarea sistemului național de CD, Subprogramul 1.1 Resurse umane

TE: https://uefiscdi.gov.ro/proiecte-de-cercetare-pentru-stimularea-tinerelor-echipe-independente

Contract nr. TE 6/ 01.09.2020

COD: PN-III-P1-1.1-TE-2019-2037

Implementare/Implementation period: 01.09.2020- 31.08.2022

Valoare contract/ Contract value: 431,900.00 lei

Director proiect/Project Manager: CS dr. Adrian Iulian BORHAN

—————————————————————————-

Contact: e-mail:  adi.borhan@yahoo.com