Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Forskare Introducerar Oordning i Titanium Dioxid Nanocrystals för Att Skapa Effektiv Photocatalyst

Published on January 31, 2011 at 12:56 AM

Lite en oordning går ett långt långt, när speciellt den kommer till att exploatera sun'sens energi.

Forskare från U.S.-Avdelningen av Energis Laboratoriumet för den Lawrence Berkeley Medborgare (det Berkeley Labbet) blandade ihop det atom- strukturerar av ytbehandlalagrar av titanium dioxidnanocrystals som skapar en katalysator, som är både long - vara och effektivare, än alla andra material, i att använda sun'sens energi till extraktväten från, bevattnar.

Deras photocatalyst, som accelererar ljus-drivande kemiska reaktioner, är första till sammanslutninghållbarhet och rekord-avbrott effektivitet, danande det en utmanare för bruk i flera rengöring-energi teknologier.

Den kunde erbjuda ettfritt långt till jordbruksprodukterväten för bruk som en energibärare tankar in celler. Tanka celler har synats som ett alternativ till förbränningsmotorar i medel. Den Molekylära vätet, finns emellertid naturligt på Jord endast i mycket låga koncentrationer. Den måste dras ut från feedstocks liksom naturgas, eller att bevattna, bearbetar ettintensivt som är en av barriärerna till det utbredda genomförandet av teknologin.

”Är Vi prövas att finna bättre väg att frambringa väten från bevattnar genom att använda solsken,” något att säga Samuel Mao, en forskare i det Berkeley Labb Miljö- Uppdelning för Teknologier för Energi som ledde forskningen. ”I detta arbete, introducerade vi oordning i titanium dioxidnanocrystals, som förbättrar väldeliga dess ljusa absorberingskapacitet, och effektivitet, i att producera väten från, bevattnar.”,

Mao är den motsvarande författare av ett pappers- på denna forskning, som publicerades on-line Jan. 20, 2011 i Vetenskap som är Uttrycklig med titeln ”Ökande Sol- Absorbering för Photocatalysis med Svart Hydrogenated Titanium Dioxid Nanocrystals.”, Co-Vara upphovsman till det pappers- med Mao var forskare Xiaobo Chen, Lei Liu för det kamratBerkeley Labbet och Peter Yu.

Mao och hans forskninggrupp startade med nanocrystals av titanium dioxid, som är en materiell halvledare, som används som en photocatalyst för att accelerera kemiska reaktioner, liksom att exploatera energi från sunen för att leverera elektroner som delar bevattnar in i syre och väten. Även Om kapitalvaran, titanium dioxid inte är en mycket effektiv photocatlayst. Forskare har fungerat till förhöjning dess effektivitet, genom att tillfoga impurities och danande andra ändringar.

De Berkeley Labbforskarna försökte ett nytt att närma sig. Förutom att tillfoga impurities, iscensatte de oordning in i vanligt det göra perfektatom-vid-atomen gallret strukturerar av ytbehandlalagrar av titanium dioxidnanocrystals. Denna oordning introducerades via hydrogenation.

Resultatet är det först oordning-iscensatte nanocrystal. En omformning var tydlig: de titanium dioxidnanocrystalsna för vit vände vanligt svarten, en underteckna att iscensatt oordning gav infraröd absorbering.

Forskarna surmised också oordning ökade photocatalyst'sens kapacitet. Att finna ut, om deras föraning var korrekt, fördjupade de oordning-iscensatte nanocrystals bevattnar in och utsatt dem till simulerat solljus. De grundar, att 24 procent av solljuset som absorberades av photocatalysten konverterades in i väten, en produktion klassar som är omkring 100 tider mer stor än avkastningarna av mest halvledarephotocatalysts.

I tillägg visade deras photocatalyst inte något tecken av degradering under en dag som 22 testar period som var menande det, är potentiellt hållbar nog för verklig världbruk.

Dess landmarkeffektivitet stems i hög grad från photocatalyst'sens kapacitet att absorbera infrared lätt, danande det den första titanium dioxidphotocatalysten för att absorbera lätt i denna våglängd. Den absorberar också synligt och ultraviolett ljust. I kontrast absorberar mest titanium dioxidphotocatalysts endast ultraviolet lätt, och de som innehåller, hoppar av kan absorbera synligt ljust. Ljusa konton för Ultraviolet för mer mindre än tio procent av sol- energi.

”Kan mer energi från sunen, som kan absorberas av en photocatalyst, mer elektroner levereras till en kemisk reaktion, som gör svart titanium dioxid ett mycket attraktivt materiellt,” något att säga Mao, som är också en adjunct som iscensätter professor i Universitetar av Kalifornien på Berkeley.

Lagets fascinera experimentella rön belystes vidare av teoretiska fysiker Peter Yu och Lei Liu, som undersökte hur blanda ihop latticeworken av atoms på nanocrystal'sna ytbehandla via hydrogenationändringar dess elektroniska rekvisita. Deras beräkningar avslöjde, att oordning, i form av galler hoppar av och väten, gör det möjligheten för att inkoms fotoner ska upphetsa elektroner, som hoppar därefter över ett mellanrum, var ingen elektron påstår kan finnas. En Gång över detta mellanrum, är elektronerna fria att aktivera den kemiska reaktionen som splittringar bevattnar in i väten och syre.

”, Genom att introducera en specifik sort av oordning, elektroniska mitt--Gap, påstår skapas medföljde av ett förminskande musikbandmellanrum,” något att säga Yu, som är också en professor i Universitetar av Kalifornien på Berkeleys FysikAvdelningen. ”Gör bidrar Detta det möjligheten för den infraröda delen av den sol- spectrumen som ska absorberas och, till photocatalysisen.”,

Källa: http://www.lbl.gov/

Last Update: 26. January 2012 23:49

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit