Полупроводниковые нанокристаллы помогают производить водородное топливо

Фотосинтез
Фотосинтез - это процесс преобразования солнечного излучения в зеленую энергию для производства сахара, который в результате клеточного дыхания растения, бактерии и некоторые зеленые простейшие превращают в АТФ с помощью зеленого пигмента хлорофилла, используя воду и выделяя кислород.
Искусственный фотосинтез
Системы искусственного фотосинтеза, использующие светопоглощающие молекулы или хромофоры, обычно состоящие из органических красителей, для фотохимического расщепления воды на водород и кислород путем полуракции с процессом восстановления и окисления. Но светопоглощающие красители повреждаются из-за солнечных лучей, и этот процесс неэффективен и нестабилен.
Исследователи из Университета Рочестера, США, получили водород, используя нанокристаллы, солнечный свет и дешевый никелевый катализатор, который может непрерывно производить топливо без замедление.
Нанокристаллы
У нанокристаллов меньше дефектов из-за их ограниченного размера. нанокристаллы имеют очень маленький внутренний объем и практически полностью покрыты поверхностью, а внутренние примеси могут легко мигрировать на небольшое расстояние к поверхности и выбрасываться путем легирования. Легирование - это добавление примесей, содержащих электроны, для обеспечения контролируемой электропроводности. Физические свойства этих кристаллов определяются границей раздела между ядром и оболочкой.
В наномасштабе легирование может привести к появлению целого ряда технологий, включая солнечные элементы, светодиоды, лазеры или дисплеи, электролюминесцентные устройства и т. Д. электронные устройства.
Система
Искусственная фотохимическая система генерирования водорода содержит квантовые точки селенида кадмия, катализаторы на основе солей никеля и аскорбиновую кислоту. Система при работе с водой имеет квантовую эффективность 36% на каждые 100 поглощенных фотонов и производит 36 молекул водорода. Для раствора смеси воды и этанола эффективность увеличивается до 66%. Аскорбиновая кислота действует как донор электронов, расходуется и нуждается в регулярном пополнении в течение каждого цикла производства водорода.
Работает
Исследователи объясняют, что квантовые точки CdSe поглощают два фотона света и переносят два электрона на никелевый катализатор, позволяя ему использовать два протона для производства водорода путем локального формирования необходимого катализатора из лигандов квантовых точек. Пары катализатор-нанокристалл лучше, чем другие системы наночастиц для искусственного фотосинтеза, потому что они более устойчивы к солнечному свету.
Применения
Это открытие может быть очень важным для приложений зеленой энергетики, а также для определенных промышленных процессов, например, для производства аммиака в процессе Габера.