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Dual-Functional Photocatalytic and Photoelectrocatalytic Systems for Energy- and Resource-Recovering Water Treatment

太阳能 环境科学 光伏系统 光催化 工艺工程 催化作用 电化学能量转换 水处理 分解水 材料科学 废物管理 环境工程 化学 电化学 工程类 电极 物理化学 电气工程 生物化学
作者
Tae Hwa Jeon,Min Seok Koo,Hyejin Kim,Wonyong Choi
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:8 (12): 11542-11563 被引量:164
标识
DOI:10.1021/acscatal.8b03521
摘要

The solar-driven photo(electro)catalytic process is a key technology for utilization of solar energy. It is being intensively investigated for application to environmental remediation and solar fuel production. Although both environmental and energy applications operate on the basis of the same principle of photoinduced interfacial charge transfer, most previous studies have focused on either the environmental or energy process only since these two processes require very different catalyst properties and reaction conditions. This Perspective describes a dual-functional photo(electro)catalytic process that enables water treatment along with the simultaneous recovery of energy (e.g., H2 and H2O2) or resources (e.g., metal ions) and discusses the status and perspectives of this emerging technology. The essential feature of the process is to utilize the hole oxidation power for the degradation of water pollutants and the electron reduction power for the recovery of energy and resources from wastewaters at the same time. Various PC, PEC, and photovoltaic-driven electrochemical (PV-EC) processes with different dual-functional purposes (e.g., pollutant removal combined with H2 or H2O2 production, heavy-metal recovery, denitrification, fuel cell) are introduced and discussed. The reviewed technology should offer chances for the development of next-generation water treatment processes based on the water–solar energy nexus.
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