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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

バークレー研究所の研究者らは、人工光合成用のナノサイズの光触媒を作成する

Published on March 10, 2009 at 6:57 PM

百万年の間、緑色植物は、太陽光からエネルギーを捕捉し、電気化学エネルギーに変換する光合成を採用している。科学者の目標は、二酸化炭素と水から液体燃料を生産するために使用できる光合成の人工バージョンを開発することであった。と研究者のエネルギーのローレンスバークレー国立研究所(バークレー研究所)の米国エネルギー省は、現在、コバルト酸化物のナノサイズの結晶が効果的に分割する水分子の重要な光合成反応を行うことができるという発見で、この目標に向けた重要な一歩を踏み出した。

人工光合成のシナリオを介して燃料の下に、膜内に埋め込まれたナノチューブは、二酸化炭素(CO2と反応して電子と酸素(O2)を解放し、水の分子(H2O)に分割する入射太陽放射を(HA)を使用して、緑の葉のように振る舞うだろう)メタノール(CH3OH)としてここに示されている燃料を製造する。結果はまた、化石燃料の燃焼からの過剰な二酸化炭素の雰囲気をスクラブに役立つ再生可能なグリーンエネルギー源です。 (フラビオブレス、バークレー研究所広報によるイラスト)

"酸素、電子とプロトン(水素イオン)への水分子の光酸化は、人工光合成システムの2つの重要な半反応の一つである - それは燃料に二酸化炭素を削減するために必要な電子を提供する、"ハインツフライ、ある化学者は言った彼のポスドク風水交通でこの研究を実施したバークレー研究所の物理バイオサイエンス部門、。 "効果的な光酸化は、太陽のフォトンの使用で効率的かつそれらの光子の浪費を避けるために、太陽フラックスに追いつくために十分な速さでもある触媒を必要とします。コバルト酸化物のナノ結晶のクラスターは、十分に効率的かつ高速であり、また、堅牢な(最後に長い時間)と豊富です。彼らは完璧にぴったり合う。"

フレイと交通は雑誌Angewandte Chemie社で彼らの研究の結果を報告している、紙の権利を有する:"ナノ構造コバルト酸化物のクラスターは、メソポーラスシリカの効率的な酸素発生触媒として。"この研究はヘリオス太陽エネルギー研究センター(ヘリオスを通じて実行されたSERC)、太陽光から燃料の開発を目指しているポールAlivisatos、の指導の下バークレー研究所で科学的なプログラム。フレイは、SERCヘリオスの次長として。

液体燃料の生産のための人工光合成は、石油や石炭の燃焼から得られる地球温暖化に貢献していないという意味、再生可能エネルギーの約束と輸送エネルギーのカーボンニュートラルなソースを提供しています。言い換えれば、人工葉に - アイデアは、太陽の光子と水を酸化できる触媒系をキャプチャすることができる単一のプラットフォーム光捕集システムに統合することにより、長期サーブ緑の植物とある種の細菌を持つプロセスを改良することです。

"光吸収、電荷輸送及び触媒特性が離散的な無機分子構造によって、我々はシリカ中の多核酸化金属ナノクラスタで作業しているに制御することができることによって柔軟性や精​​度活用するには、"フライは語った。 "以前の仕事で、我々はその酸化イリジウムが効率的と仕事をするのに十分速いことがわかったが、イリジウムは、非常に大きな規模での使用には適していない、地球上で最も豊富な金属です。我々は同等の効果がはるかに豊富で、金属を必要としていました。"

緑色植物は光化学系IIと呼ばれるタンパク質の複合施設内の水分子の光酸化を行う、これにマンガン含有酵素は触媒として機能する。光化学系IIからモデル化されたマンガン系有機金属錯体は、水の酸化用触媒として、いくつかの約束を示しているが、一部は水に不溶性となしているから苦しむ非常に堅牢です。水に溶けば、はるかに堅牢なバイオミメティック材料よりなる純粋な無機触媒を探しに、フレイと交通は、コバルト酸化物、重要な工業触媒である非常に豊富な材料になった。フレイと交通は、酸化コバルトのミクロンサイズの粒子をテストしたとき、彼らは、粒子が光触媒として機能する十分なほぼ高速、非効率的ではなかったが見つかりました。しかし、彼らは粒子をナノサイズのときにはまた別の話だ。

Last Update: 7. October 2011 11:44

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