Kevytkäyttöinen nanokatalyytti vedyn valmistamiseksi auringonvalolla

(Nanowerk-uutiset) UPC:n ja Katalonian nanotieteen ja nanoteknologian instituutin (ICN2) tiimi on suunnitellut tehokkaan ja vakaan fotokatalyytin, joka pystyy tuottamaan vetyä suoraan auringonvalolla. Tulokset julkaistaan ​​lehdessä Luonto Viestintä("Facet-suunniteltu TiO2 ohjaa tuettujen jalometalliklusterien fotokatalyyttistä aktiivisuutta ja vakautta H2 evoluutio"). Kuva, joka esittää, kuinka titaanidioksidin ja metalliklustereiden paljastuneita kristallografisia pintoja voidaan käyttää tuottamaan vetyä puhtaasti ja kestävästi. (Kuva: UPC) Vety on välttämätöntä energiasiirtymälle, kunhan se tuotetaan uusiutuvista lähteistä (vihreä vety). Jo pitkään on tiedetty, että joidenkin puolijohteiden elektronit voivat osallistua kemiallisiin reaktioihin auringonvalon valaistuna. Tämä koskee titaanidioksidia, halpaa ja vaaratonta materiaalia, jota käytetään laajalti valkoisena pigmenttinä maaleissa, muoveissa, papereissa, musteissa ja kosmetiikassa. Titaanidioksidin viritetyt elektronit pystyvät tuottamaan vetyä vedessä ja orgaanisissa yhdisteissä olevista protoneista. Vedyn tuotanto on kuitenkin hyvin vähäistä, koska elektronit pyrkivät pikemminkin rentoutumaan kuin reagoimaan, joten prosessin tehokkuus on käytännön kannalta liian alhainen. Tämä rajoitus voidaan voittaa saattamalla titaanidioksidi kosketukseen metallin kanssa nanopartikkelit, jotka toimivat elektronisuodattimina ja pidentävät elektronien elinikää viritetyssä tilassa, jotta ne voivat reagoida ja tuottaa vetyä. Tämä mahdollistaa satoja kertoja korkeamman tuoton. Tämä tutkimus on askel eteenpäin kestävässä vedyn tuotannossa. Sitä ovat johtaneet Ramón y Cajal -tutkija Lluís Soler ja professori Jordi Llorca kemiantekniikan laitoksen ENCORE-NEMEN-tutkimusryhmästä ja Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTechin (UPC) energiatekniikan instituutista. Ne ovat myös osa erityistä vetytutkimuskeskusta (CER-H2). Mekanokemiallisen prosessin avulla tutkijat kerrostivat metalliklustereita eri morfologiaa omaaville titaanidioksidinanohiukkasille ja havaitsivat, että titaanidioksidin eri paljastuneilla kristallografisilla pinnoilla on myös keskeinen rooli vedyn tuotannossa. Sekä fotokatalyyttien stabiilius että elektroninsiirron vahvuus puolijohteen ja metallinanohiukkasten välillä liittyvät vahvasti puolijohteen paljaisiin pintoihin, jotka ovat vastuussa atomien liikkuvuudesta ja aggregaatiosta. Kaavio, joka osoittaa metallien nanohiukkasten ja titaanidioksidin paljaiden kristallografisten pintojen merkityksen vedyn tuotannossa suoraan auringonvalolla. (Kuva: UPC) Tulokset ovat selvät. Kun platinaklustereita kerrostetaan oktaedrisille titaanidioksidinanohiukkasille, saadaan fotokatalyytti, joka tuottaa suurempia määriä vetyä ja mikä tärkeintä, on paljon vakaampi kuin mikään muu yhdistelmä. Loistava esimerkki miten nanoteknologian voidaan soveltaa uusien laitteiden suunnitteluun energia-alalla. Tulosten ymmärtämiseksi Ramón y Cajalin tutkija Claudio Cazorla UPC:n fysiikan laitokselta on suorittanut kvanttimekaanisia laskelmia tutkiakseen fotokatalyyttien elektronirakennetta, joita verrattiin UPC:n tutkimuskeskuksessa saatuihin röntgenfotoelektronispektroskopian tuloksiin. monimuototieteessä ja tekniikassa. Keskus sijaitsee Diagonal-Besòsin kampuksella, samoin kuin Barcelona East School of Engineering (EEBE), jossa tutkijat myös opettavat. Tämän tutkimuksen tulokset mahdollistavat uusien katalyyttien suunnittelun vihreän vedyn tehokkaaseen ja kestävään tuotantoon. Vetytutkimuskeskuksen UPC:ssä on jo käynnissä työ näiden tulosten soveltamiseksi käytännössä. Tutkimukseen osallistuivat myös UPC:n tohtoriopiskelija Yufen Chen ja Katalonian nanotieteen ja nanoteknologian instituutin (ICN2) tutkijat.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64377.php