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Producción de Hidrogeno. CdS nanoflakes decorated by Ni(OH)₂, nanoparticles for enhanced photocatalytic hydrogen production.


El estudio CdS nanoflakes decorated by Ni(OH)₂, nanoparticles for enhanced photocatalytic hydrogen production [8] reportó la decoración de nanoláminas de CdS con nanopartículas de Ni(OH)2 para su aplicación como fotocatalízador en la producción de hidrógeno. Los investigadores disolvieron precursores como acetato de cadmio y tiourea en solución de etilendiamina, y la mezcla se autoclaveó a 100°C durante varias horas para formar las nanoláminas de CdS y las decoraron con nanopartículas de Ni(OH)2 usando la técnica de fotodeposición asistida por la luz. Estudiaron como afecta la densidad de carga de Ni(OH)2 sobre la morfología, absorción de luz, separación y transferencia de cargas en los compuestos resultantes. El band gap del CdS se redujo de 2.28 a 2.08 eV con la formación del compósito. Por otro lado, las imágenes de MEB mostraron que las nanopartículas de Ni(OH)2 de tamaño de varios cientos de nanómetros con espesor de 20nm, se distribuyeron uniformemente sobre la superficie y los bordes de las nanoláminas de CdS, lo cual contribuye a la existencia de sitios activos. Los patrones de DRX confirmaron que el CdS mantiene su estabilidad estructural y su fase hexagonal, después de la decoración Ni(OH)2. Los resultados de XPS, mostraron la presencia de Ni2+ y confirmaron la formación de Ni(OH)2 en los compuestos, sin afectar el entorno químico de CdS. Los estudios de EIS, mostraron que la resistencia de carga (Rct) del compósito disminuyó significativamente con una carga óptima de nanopartículas Ni(OH)2 sobre las nanoláminas CdS mejorando eficazmente la separación y transferencia de carga del material para la eficiencia en la generación de hidrogeno. Las curvas de Mott-Schottky indicaron un desplazamiento negativo en el potencial de la banda plana (Vfb), lo que indica un efecto de incorporación de Ni2+ en la estructura y una mejor alineación de bandas de la separación de cargas. La taza de generación de hidrógeno para el compósito CdS/ Ni(OH)2 alcanzó los 20.14 𝑚𝑚𝑜𝑙 ∙ℎ−1/𝑔, casi tres veces mas que el CdS puro con los 7.97 𝑚𝑚𝑜𝑙 ∙ℎ−1/𝑔. Este aumento se atribuyó a la optimización en la absorción de luz y al aumento de sitios activos. El estudio también revela aplicaciones potenciales de los compósitos como fotocatalizador en el tratamiento de agua. Este estudio resalta la eficacia de las nanopartículas de Ni(OH)2 para mejorar la producción fotocatalítica de hidrógeno mediante la manipulación de la microestructura y la alineación de bandas heteroestructuradas. 

Para producir hidrógeno se necesitan dos electrodos semiconductores, un cátodo y un ánodo, además de una membrana que intercambia iones. En el cátodo se reduce el hidrógeno y en el ánodo el oxígeno, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Producción de hidrógeno mediante energía renovable, almacenamiento y aplicaciones para la movilidad. Fuente: https://www.linkedin.com/pulse/largest-green-hydrogen-projects-world-futurefuels/


La Figura 1, independientemente del artículo, presenta cómo se puede producir hidrógeno utilizando energía renovable y destaca su potencial en aplicaciones de movilidad. Relacionándolo con el artículo, los materiales semiconductores como el CdS decorado con nanoláminas de Ni(OH)₂ actúan como excelentes fotocatalizadores para la producción de hidrógeno, mejorando la eficiencia del proceso debido a su capacidad para facilitar la separación y transferencia de cargas.


Autores:

Siqi Qiu1 | Renbo Guo2 | Qingyu Wang1 | Feng Yang1 | Yibo Han2 |

Xiaoniu Peng1 | Hui Yuan1 | Xina Wang1

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