Исследователи из Цюрихского университета разработали тип наночастиц для нового применения в искусственном фотосинтезе путем добавления сульфида цинка на поверхность квантовых точек на основе индия. Эти квантовые точки производят чистое водородное топливо из воды и солнечного света - устойчивый источник энергии. Они представляют новые экологически чистые и мощные материалы для солнечного фотокатализа.
Квантовые точки действительно универсальны. Эти материальные структуры размером всего в несколько нанометров ведут себя так же, как молекулы или атомы, а их форму, размер и количество электронов можно систематически модулировать. Это означает, что их электрические и оптические характеристики могут быть настроены для ряда целевых областей, таких как новые технологии отображения, биомедицинские приложения, а также фотогальваника и фотокатализ..
Производство топлива с использованием солнечного света и воды
Еще одно актуальное направление прикладных исследований направлено на получение водорода непосредственно из воды и солнечного света. Водород, чистый и эффективный источник энергии, может быть преобразован в формы топлива, которые широко используются, включая метанол и бензин. Наиболее многообещающие типы квантовых точек, ранее использовавшиеся в энергетических исследованиях, содержат кадмий, запрещенный во многих товарах из-за его токсичности. Команда Греты Пацке, профессора кафедры химии Цюрихского университета, и ученых из Юго-Западного нефтяного университета в Чэнду и Китайской академии наук разработали новый тип наноматериалов без токсичных компонентов для фотокатализа.
Индийсодержащее ядро с тонким слоем сульфида цинка
Три нанометровые частицы состоят из ядра фосфида индия с очень тонким окружающим слоем сульфида цинка и сульфидных лигандов. «По сравнению с квантовыми точками, содержащими кадмий, новые композиты не только безвредны для окружающей среды, но и очень эффективны, когда речь идет о производстве водорода из света и воды», - объясняет Грета Пацке. Было обнаружено, что сульфидные лиганды на поверхности квантовых точек облегчают важные этапы химических реакций под действием света, а именно эффективное разделение носителей заряда и их быстрый перенос на поверхность наночастиц.
Большой потенциал для экологичного применения
Недавно разработанные наноматериалы, не содержащие кадмия, могут стать более экологически чистой альтернативой для различных коммерческих областей. «Водорастворимые и биосовместимые квантовые точки на основе индия в будущем также могут быть испытаны с точки зрения преобразования биомассы в водород. Или их можно было бы превратить в малотоксичные биосенсоры или, например, нелинейные оптические материалы», - добавляет Грета Пацке. Она продолжит заниматься разработкой катализаторов для искусственного фотосинтеза в рамках университетской приоритетной исследовательской программы «LightChEC». исследовательская программа направлена на разработку новых молекул, материалов и процессов для прямого накопления энергии солнечного света в химических связях.