Chất xúc tác nano sử dụng năng lượng ánh sáng để tạo ra hydro bằng ánh sáng mặt trời

(Tin tức Nanowerk) Một nhóm từ UPC và Viện Khoa học và Công nghệ nano Catalan (ICN2) đã thiết kế một chất xúc tác quang ổn định và hiệu quả có khả năng sản xuất hydro trực tiếp bằng ánh sáng mặt trời. Kết quả được công bố trên tạp chí Nature Communications(“TiO được thiết kế theo khía cạnh2 thúc đẩy hoạt động quang xúc tác và tính ổn định của các cụm kim loại quý được hỗ trợ trong quá trình H2 tiến hóa”). Hình ảnh mô tả cách có thể sử dụng các bề mặt tinh thể lộ ra của titan dioxide và các cụm kim loại để sản xuất hydro một cách sạch sẽ và bền vững. (Hình ảnh: UPC) Hydro rất cần thiết cho quá trình chuyển đổi năng lượng, miễn là nó được sản xuất từ ​​​​các nguồn tái tạo (hydro xanh). Từ lâu người ta đã biết rằng các electron trong một số chất bán dẫn có thể tham gia vào các phản ứng hóa học khi được chiếu sáng bởi ánh sáng mặt trời. Đây là trường hợp của titan dioxide, một vật liệu rẻ tiền và vô hại được sử dụng rộng rãi làm chất màu trắng trong sơn, nhựa, giấy, mực và mỹ phẩm. Các electron bị kích thích trong titan dioxide có khả năng tạo ra hydro từ các proton trong nước và các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, sản lượng hydro rất thấp vì các electron có xu hướng giãn ra hơn là phản ứng, do đó hiệu suất của quá trình quá thấp xét theo quan điểm thực tế. Hạn chế này có thể khắc phục bằng cách cho titan dioxide tiếp xúc với kim loại hạt nano, đóng vai trò như các bộ lọc điện tử, kéo dài tuổi thọ của các electron ở trạng thái kích thích, để chúng có thể phản ứng và tạo ra hydro. Điều này cho phép đạt được năng suất cao hơn hàng trăm lần. Nghiên cứu này là một bước tiến cho việc sản xuất hydro bền vững. Nó được dẫn dắt bởi nhà nghiên cứu Lluís Soler của Ramón y Cajal và giáo sư Jordi Llorca từ nhóm nghiên cứu ENCORE-NEMEN của Khoa Kỹ thuật Hóa học và Viện Công nghệ Năng lượng của Đại học Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC). Họ cũng là một phần của Trung tâm Nghiên cứu Hydro (CER-H2). Bằng cách sử dụng quy trình cơ hóa học, các nhà nghiên cứu đã lắng đọng các cụm kim loại trên các hạt nano titan dioxide với nhiều hình thái khác nhau và phát hiện ra rằng các mặt tinh thể tiếp xúc khác nhau của titan dioxide cũng đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất hydro. Cả độ ổn định của chất xúc tác quang và cường độ chuyển điện tử giữa chất bán dẫn và hạt nano kim loại đều liên quan chặt chẽ đến bề mặt tiếp xúc của chất bán dẫn, chịu trách nhiệm cho sự di chuyển và kết tụ của nguyên tử. Sơ đồ cho thấy tầm quan trọng của các hạt nano kim loại và các bề mặt tinh thể tiếp xúc của titan dioxide trong việc sản xuất hydro trực tiếp bằng ánh sáng mặt trời. (Ảnh: UPC) Kết quả rất rõ ràng. Khi các cụm bạch kim được lắng đọng trên các hạt nano titan dioxide bát diện, người ta thu được chất xúc tác quang tạo ra lượng hydro cao hơn và quan trọng hơn là ổn định hơn nhiều so với bất kỳ sự kết hợp nào khác. Một ví dụ đáng chú ý về cách công nghệ nano có thể được áp dụng để thiết kế các thiết bị mới trong lĩnh vực năng lượng. Để hiểu kết quả, nhà nghiên cứu Ramón y Cajal Claudio Cazorla từ Khoa Vật lý của UPC đã thực hiện các tính toán cơ học lượng tử để nghiên cứu cấu trúc điện tử của các chất xúc tác quang, được so sánh với kết quả quang phổ quang điện tử tia X thu được tại Trung tâm Nghiên cứu của UPC trong Khoa học và Kỹ thuật đa cấp. Trung tâm này nằm trong khuôn viên Diagonal-Besòs, cũng như Trường Kỹ thuật Đông Barcelona (EEBE), nơi các nhà nghiên cứu cũng giảng dạy. Kết quả của nghiên cứu này sẽ cho phép thiết kế các chất xúc tác mới để sản xuất hydro xanh hiệu quả và bền vững. Công việc đang được tiến hành tại UPC tại Trung tâm Nghiên cứu Hydro cụ thể để đưa những kết quả này vào thực tế. Nghiên cứu còn có sự tham gia của nghiên cứu sinh tiến sĩ UPC Yufen Chen và các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ nano Catalan (ICN2).

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64377.php