Świat musi rozwiązać dwa główne problemy związane ze wzrostem populacji, czyli kwestie energetyczne i środowiskowe, a fotokataliza rozszczepiania wody jest jedyną w swoim rodzaju techniką radzenia sobie z kwestiami energetycznymi i środowiskowymi. Metoda rozszczepiania wody wytwarza wodór, który jest najczystszym źródłem energii i może być przechowywany po wyprodukowaniu. Istnieje jednak zapotrzebowanie na fotokatalizator, który wykorzystuje energię słoneczną do produkcji wodoru przy użyciu tej metody. Dobry materiał fotokatalityczny powinien być nietoksyczny, niedrogi i bardzo skuteczny w przekształcaniu światła w energię. Dwa dominujące związki fotokatalityczne to PCN i ZnO. Te dwa półprzewodniki były używane jako fotokatalizatory do wielu celów, ale wykazują niską aktywność katalityczną w reakcji ewolucji wodoru ze względu na niską wydajność przemiany energii słonecznej w wodór, która wynosi około 10%, ponieważ przerwa pasmowa wynosi około 2,7-3,2 eV i nie ma wystarczającej powierzchni właściwej do zajścia reakcji. Wydajność konwersji energii słonecznej na wodór wynosi około 50% dla materiałów posiadających przerwę pasmową w zakresie 1,7-2,4 eV, co oznacza, że zbierana jest wystarczająca ilość energii, a jednocześnie jest wystarczająca ilość energii do reakcji wydzielania wodoru.
W związku z tym istnieje zapotrzebowanie na materiały o wysokiej zdolności pozyskiwania energii, ale także o dużej powierzchni aktywnej. Rozwiązaniem tego problemu może być modulacja podstawowych właściwości PCN, co można osiągnąć poprzez tworzenie nanokompozytów z tlenkami metali, takimi jak ZnO i AIOOH-ZrO2. Heterostrukturyzacja nie tylko moduluje przerwę pasmową, zwiększa aktywność powierzchniową, ale także zapewnia stabilność termiczną. |