به گزارش بازار پرواز به نقل از دانشگاه تهران، محققان با طراحی نوعی فوتوکاتالیست جدید، توانستند از تمام طیف نور خورشید، از فرابنفش تا فروسرخ، برای تولید هیدروژن استفاده کنند؛ دستاوردی که می تواند مسیر توسعه سوخت های پاک خورشیدی را هموارتر کند.
این مقاله با عنوان اتصال ناهمگون همدوس مهندسی شده در سطح اتمی میان نیترید تیتانیوم و دی اکسید تیتانیوم آلاییده با نیتروژن برای افزایش تولید هیدروژن در تمام گستره طیف نوری خورشیدی به کمک پدیده تشدید پلاسمون سطحی موضعی به تألیف مشترک جهانبخش قاسمی، عضو هیات علمی دانشکده شیمی دانشکدگان علوم دانشگاه تهران، شوجیه ژانگ، یوزی ژانگ، ژائوشِنگ شیا، سیمان مائو، سیبی لیو، جونچائو ژو، شینگانگ رن، ییجین وانگ و شوانهوا لی از دانشگاه های «ژئوعلم ووهان» و دانشگاه «پلی تکنیک شمال غرب ووهان» در مجله علمی نانو انرژی منتشر گردید.
ترکیب مواد پلاسمونیکِ با قابلیت پاسخگویی به نور فروسرخ با فوتوکاتالیست ها، ظرفیت بالایی برای شکافت آب و تولید هیدروژن با نور خورشیدی دارد. با این وجود، وجود ناهماهنگی در ساختار شبکه ای میان این مواد در مرز مشترک، سبب می شود بخش زیادی از فوتون های فروسرخ جذب شده بطور مؤثر مورد استفاده قرار نگیرد.
در این مطالعه، محققان راهبردی جدید مبتنی بر رشد اپیتاکسی هدایت شده با آلایش اتمی ارایه کرده اند تا ساختاری ناهمگون و کاملا همدوس میان نیترید تیتانیوم و دی اکسید تیتانیوم آلاییده با نیتروژن ایجاد کنند. این ساختار علاوه بر جذب کامل نور در سرتاسر طیف خورشیدی، دارای مرز مشترکی با تطابق شبکه ای بالا است.
در این فرآیند، اتم های نیتروژن که از پیش روی سطوح بلوری دی اکسید تیتانیوم قرار گرفته اند، به عنوان مراکز هسته زایی عمل می کنند و تشکیل پیوندهای کووالانسی میان نیتروژن، تیتانیوم و اکسیژن را هدایت می کنند. این مساله رشد منظم نواحی نانومتری نیترید تیتانیوم را ممکن می سازد.
کنترل دقیق ساختار در مقیاس اتمی، میزان ناهماهنگی شبکه ای در مرز مشترک را بطور قابل توجهی کاهش داده و ساختار مرزی را از حالت نیمه همدوس به حالت کاملا همدوس تبدیل نموده است. ساختار همدوس ایجاد شده، مسیر انتقال حامل های بار را با مقاومت کمتر فراهم می آورد و انرژی موردنیاز برای انتقال بار در مرز مشترک را می کاهد. بنابراین، حامل های داغ تولیدشده بر اثر پدیده پلاسمونیک در نیترید تیتانیوم با کارآیی بیشتری استخراج می شوند.
نمونه بهینه این ساختار، نرخ خیلی بالایی در تولید هیدروژن نشان داده و عملکردی بهتر از خیلی از فوتوکاتالیست های مبتنی بر دی اکسید تیتانیوم گزارش شده تابحال ارایه کرده است. بگفته محققان، این موفقیت می تواند دیدگاه های جدیدی برای طراحی سامانه های فوتوکاتالیستی پلاسمونیک با کارآیی بالا فراهم آورد و مسیر گسترش فناوری های پیشرفته سوخت خورشیدی را گسترش دهد. یافته های این تحقیق در نشریه Nano Energy انتشار یافته است.
منبع: flybazar.ir