Description du projet
Production d’hydrogène: les mécanismes à l’interface de l’oxyde de métal de transition et de l’eau
Le recours à la lumière du soleil pour séparer l’eau en hydrogène et en oxygène afin d’obtenir de l’hydrogène carburant (H2) est appelé à jouer un rôle important dans la transition vers une énergie propre. Les oxydes de métaux de transition (OMT) sont des catalyseurs prometteurs pour accélérer la vitesse de cette réaction. Les électrons et les trous dans les OMT ont toutefois tendance à se recombiner. Une meilleure connaissance des mécanismes sous-jacents à l’interface entre le semi-conducteur OMT et l’eau est indispensable pour atténuer ce problème. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet WATER-X fera appel à la spectroscopie photoélectronique à laser femtoseconde résolue dans le temps avec un microjet liquide pour caractériser les propriétés des intermédiaires moléculaires précoces et à courte durée de vie. Cela contribuera à améliorer l’efficacité de la conversion de la lumière en énergie.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
- sciences naturellessciences chimiquescatalysephotocatalyse
- sciences naturellessciences chimiqueschimie inorganiquemétal de transition
- sciences naturellessciences physiquesélectromagnétisme et électroniquedispositif à semiconducteur
- sciences naturellessciences physiquesoptiquephysique des lasers
- sciences naturellessciences physiquesoptiquespectroscopie
Vous devez vous identifier ou vous inscrire pour utiliser cette fonction
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
14109 Berlin
Allemagne