太陽光を利用して水素を生成する光発電ナノ触媒

(Nanowerkニュース) UPC とカタルーニャ州ナノサイエンス・ナノテクノロジー研究所 (ICN2) のチームは、太陽光を使用して直接水素を生成できる効率的で安定した光触媒を設計しました。結果は雑誌に掲載されます ネイチャー·コミュニケーションズ(「ファセットエンジニアリングされたTiO」2 H中の光触媒活性と担持された貴金属クラスターの安定性を促進します。2 進化した」). 二酸化チタンと金属クラスターの露出した結晶面を使用して、クリーンかつ持続的に水素を生成する方法を示す画像。 (画像: UPC) 水素は、再生可能資源 (グリーン水素) から生産される限り、エネルギー転換に不可欠です。一部の半導体内の電子は、太陽光が当たると化学反応に関与する可能性があることは長い間知られていました。これは二酸化チタンの場合に当てはまります。二酸化チタンは安価で無害な材料であり、塗料、プラスチック、紙、インク、化粧品の白色顔料として広く使用されています。二酸化チタン中の励起電子は、水や有機化合物のプロトンから水素を発生させることができます。しかし、電子は反応するよりも緩和する傾向があるため、水素の生成は非常に低く、実用的な観点からはプロセスの効率が低すぎます。この制限は、二酸化チタンを金属と接触させることで克服できます。 ナノ粒子、電子フィルターとして機能し、励起状態の電子の寿命を延ばし、電子が反応して水素を生成できるようにします。これにより、何百倍もの高い収量を達成することができます。この研究は持続可能な水素生産に向けた一歩です。この研究は、化学工学部の ENCORE-NEMEN 研究グループおよびカタルーニャ工科大学 – バルセロナ工科大学 (UPC) のエネルギー技術研究所のラモン・イ・カハル研究者リュイス・ソレル氏とジョルディ・ジョルカ教授によって率いられました。これらは、水素研究特定センター (CER-H2) の一部でもあります。研究者らは、メカノケミカルプロセスを使用して、さまざまな形態の二酸化チタンナノ粒子上に金属クラスターを堆積させ、二酸化チタンのさまざまな露出した結晶面も水素生成に重要な役割を果たしていることを発見した。光触媒の安定性と半導体と金属ナノ粒子間の電子移動の強さはどちらも、原子の移動性と凝集に関与する半導体の露出面に強く関係しています。 太陽光を使用して直接水素を生成する際の、金属ナノ粒子と二酸化チタンの露出した結晶面の重要性を示す図。 (画像: UPC) 結果は明らかです。白金クラスターを八面体二酸化チタンナノ粒子上に堆積すると、より大量の水素を生成し、さらに重要なことに、他の組み合わせよりもはるかに安定した光触媒が得られます。その驚くべき例 ナノテクノロジー エネルギー分野における新しいデバイスの設計に適用できます。この結果を理解するために、UPC 物理学科のラモン・イ・カハル研究者クラウディオ・カソルラ氏は量子力学計算を実行して光触媒の電子構造を研究し、その計算を UPC の研究センターで得られた X 線光電子分光法の結果と比較した。マルチスケール科学と工学の博士号を取得。このセンターは、研究者らも教鞭をとっているバルセロナ東工学部（EEBE）と同様、ディアゴナル・ベソス・キャンパス内に位置している。この研究の成果により、グリーン水素を効率的かつ持続的に生産するための新しい触媒の設計が可能になります。これらの結果を実践するための作業は、水素研究特定センターの UPC ですでに進行中です。この研究には、UPC 博士課程の学生 Yufen Chen とカタルーニャナノサイエンス・ナノテクノロジー研究所 (ICN2) の研究者も参加しました。

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• 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64377.php