Descripción del proyecto
Producción de hidrógeno: mecanismos en la interfase óxidos de metales de transición-agua
El uso de la luz solar para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno y obtener combustible de hidrógeno (H2) está llamado a desempeñar un papel importante en la transición hacia energías limpias. Los óxidos de metales de transición (OMT) son catalizadores prometedores para acelerar la velocidad de esta reacción. Sin embargo, los electrones y los huecos de los OMT tienden a recombinarse. Es necesario conocer mejor los mecanismos subyacentes en la interfase semiconductor-agua de los OMT para mitigar este problema. Financiado por el Consejo Europeo de Investigación, el equipo del proyecto WATER-X pretende utilizar la espectroscopia de fotoelectrones con láser de femtosegundos y resuelta en el tiempo con una configuración de microchorro líquido para caracterizar las propiedades de los intermediarios moleculares tempranos y de vida corta. Esto permitirá mejorar la eficiencia de la conversión de luz en energía.
Objetivo
Photocatalytic water splitting using transition metal oxides (TMOs) has the potential to play a key role in the sustainable large-scale production of hydrogen. Due to their activity, cost-effectiveness, and stability TMOs are viewed as attractive materials to catalyze water splitting by harnessing solar energy. A major challenge is effectively preventing the recombination of electrons and holes in the TMOs produced upon (solar) light absorption. While these charge recombination processes occur on the pico-to-nanosecond timescale, the whole water splitting process is almost 12 orders of magnitude slower! This huge difference urgently demands a better understanding of the underlying mechanisms and charge-driven chemical reactions involving electron transfer (reduction reaction) or hole transfer (oxidation reaction) that take place at the TMO semiconductor–liquid interface. In my WATER-X project I will investigate these sub-10-picoseconds processes at the interface of TMO nanoparticles in bulk water by using time-resolved femtosecond laser photoelectron spectroscopy by applying liquid microjet setup. The objective is to measure the early-time molecular intermediates and their associated electronic-structures, their lifetimes, energetics, photoelectron angular distributions, and decay mechanisms of the short-lived molecular intermediates. With this knowledge we can determine the exact mechanisms of light-induced water dissociation and will pave the way to manipulating light-induced interactions to the solid-aqueous interface for improving the efficiency of light-to-energy conversion. These novel experiments will be performed for four nanoparticle photocatalysts, hematite, titanium dioxide, cerium oxide, and nickel-iron-oxyhydroxide with manifold electronic-structure properties (bandgap, charge carrier dynamics, and energetics), which make them attractive for future applications.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
14109 Berlin
Alemania