В мире химии

Видимый свет и фотокаталитическое получение водорода

2 августа 2017

Исследователи из США и Китая разработали простой и легкий метод для получения материалов на основе смешанных сульфидов цинка и кадмия; эти материалы способствуют образованию водорода в результате разложения воды при облучении видимым светом.

Новые материалы отличаются большей эффективностью, так как они поглощают свет в большем спектральном диапазоне, чем уже существующие.



Квантовые точки из селенида кадмия расширяют область спектра, в которой фотокатализатор поглощает видимый свет. (Рисунок из Green Chem., 2010, DOI: 10.1039/c0gc00236d)

Фотокаталитическая конверсия солнечной энергии в энергию химическую, например, фотохимическое получение водорода является привлекательным альтернативным источником энергии, а также возможным способом решения проблем, связанных с экологическим и энергетическим кризисами. Обычные фотокатализаторы разложения воды, как, например, оксид титана, сульфид кадмия или сульфид цинка отличаются высокой стабильностью и отличной активностью, однако поглощают только ближний ультрафиолет, который представляет лишь 4% от энергии солнечного излучения. Для расширения рабочей области спектра в катализаторы можно вводить сокатализаторы на основе металлов платиновой группы, однако это увеличивает стоимость фотокатализатора и, следовательно процесса каталитического разложения воды.

Митек Яронич (Mietek Jaroniec) из Университета Кент (Огайо) и Цзягон Ю (Jiaguo Yu) из Технологического университета Вухань получили смешанные комплексы на основе сульфидов цинка и кадмия, легированные квантовыми точками из сульфида кадмия (CdS QDs), демонстрирующие высокую фотокаталитическую активность при облучении видимым светом без введения добавок дорогих благородных металлов.

Высокая каталитическая активность смешанного сульфида, легированного кадмийсульфидными квантовыми точками в разложении воды и получении водорода может быть связана с облегчением переноса электрона с CdS QD на субстрат. Исследователи получили смешанный твердый раствор с помощью простого гидротермического метода, способствующего комбинированию наночастиц ZnS и Cd(NO3)2. Благодаря тому, что замещение ионов Zn2+ на ионы Cd2+ термодинамически благоприятно, катионный обмен происходит достаточно легко.

Количественный анализ позволяет определить, что новый материал в 50 раз эффективнее в процессе фотокаталитического выделения водорода при облучении видимым и ультрафиолетовым светом, чем чистый сульфид кадмия, и более активен, чем легированный платиной сульфид цинка.

Макс Лю (Max Lu), специалист по чистой энергии и технологии защиты окружающей среды из Университета Квинсленда (Австрали) отмечает, что Яронич и Ю получили исключительные результаты, продемонстрировав, что квантовые точки на основе сульфида кадмия могут облегчать процесс фотокаталитического расщепления воды без применения добавок платины. Он добавляет, что если новая система продемонстрирует достаточную стабильность, она сможет увеличить производительность систем фотокаталитического получения водорода при облучении в широком спектральном диапазоне. В дальнейшем исследователи планируют получить новые каталитически активные материалы, в составе которых есть квантовые точки.

Источник: Green Chem., 2010, DOI: 10.1039/c0gc00236d


метки статьи: кинетика и катализ, нанотехнологии, неорганическая химия, новые материалы, химическая технология

В мире химии

Другие новости

10 февраля 2015 Новый буфер для сверхнизких температур

Буфер pH, способный контролировать уровень среды независимо от температуры, сможет помочь как химикам, так и биофизикам, хранящим и изучающим хрупкие образцы при криогенных температурах. Индикатор демонстрирует, что температурно-устойчивый буфер (в...


18 мая 2017 Дайджест портала chemport.ru за 2012 год

Завершается високосный 2012 год и как обычно, накануне новогодних праздников в последнем за 2012 год новостном выпуске мы рассказываем о том, какие из наших новостей, какие достижения химической науки были...


5 сентября 2013 Чувствительный гель сохраняет прочную структуру

Исследователи из Великобритании синтезировали первый гибридный гель, который одновременно отличается и высокой чувствительностью и высокой прочностью. Встретиться с гелями мы можем где угодно – гели это и некоторые продукты питания,...