Inorganic Metal Oxide Nanocrystal Photocatalysts for Solar Fuel Generation from Water

پایان نامه تروی تاونسند ساختار، انرژی و فعالیت سه فوتوکاتالیست نانوکریستال معدنی را بررسی می کند. هدف از این کار بررسی پتانسیل نانوکریستال‌های اکسید فلزی برای کاربرد در تقسیم آب فوتوکاتالیستی است که می‌تواند روزی سوخت هیدروژنی تمیز مشتق شده از آب و انرژی خورشیدی را در اختیار ما قرار دهد. به طور خاص، کار تاونسند به اثرات افزودن کاتالیزور کمکی به نانولوله‌های اکسید نیوبیم برای کاهش آب فوتوکاتالیستی به هیدروژن و اولین استفاده از اکسید آهن «زنگ» در سوسپانسیون‌های نانوبلور برای تولید اکسیژن می‌پردازد. علاوه بر این، تاونسند یک نانوکامپوزیت تیتانات نیکل/اکسید- استرانسیوم را مطالعه می کند که می تواند به عنوان یکی از چهار فوتوکاتالیست تقسیم کننده آب در مقیاس نانو توصیف شود. او همچنین حمل بار برای این سیستم را بررسی می کند. به طور کلی، این مجموعه از مطالعات با طراحی نانومواد معدنی برای تقسیم آب فوتوکاتالیستی مرتبط است و در عین حال مسیرهای جدیدی را برای تبدیل انرژی خورشیدی معرفی می کند.

Troy Townsend's thesis explores the structure, energetics and activity of three inorganic nanocrystal photocatalysts. The goal of this work is to investigate the potential of metal oxide nanocrystals for application in photocatalytic water splitting, which could one day provide us with clean hydrogen fuel derived from water and solar energy. Specifically, Townsend's work addresses the effects of co-catalyst addition to niobium oxide nanotubes for photocatalytic water reduction to hydrogen, and the first use of iron oxide 'rust' in nanocrystal suspensions for oxygen production. In addition, Townsend studies a nickel/oxide-strontium titanate nanocomposite which can be described as one of only four nanoscale water splitting photocatalysts. He also examines the charge transport for this system. Overall, this collection of studies brings relevance to the design of inorganic nanomaterials for photocatalytic water splitting while introducing new directions for solar energy conversion.