Трехслойный материал, который расщепляет воду и генерирует водород


Трехслойный материал, который расщепляет воду и генерирует водород

 

 




Трехслойный материал, который расщепляет воду и генерирует водород:

Ученые создали трехслойный материал, который расщепляет воду и генерирует водород.

Материал эффективно расщепляет воду и генерирует молекулы водорода из пресной, соленой и загрязненной воды под действием солнечного инфракрасного света. Доля инфракрасного спектра в солнечном свете составляет порядка 43 %.

Материал имеет толщину всего 1 мкм и состоит из трех слоев. Нижний слой – тонкая пленка золота, второй слой, толщиной менее 10 нанометров, состоит из платины, третий – пленка из металл-органических каркасных структур MIL-101(Cr), состоящих из соединений хрома и органических молекул.

Металл-органические каркасные структуры (англ. metal-organic frameworks, MOF) – это пористые кристаллические материалы, в которых ионы металла связаны между собой с органическими лигандами. Внутри таких каркасных структур образуются достаточно крупные поры нанометрового размера, в которых могут находиться «гостевые» молекулы, то есть молекулы других веществ.

MOF состоит из т.н. неорганических кластеров, которыми, как правило, выступают ионы металлов или иные полиядерные неорганические кластеры, и т.н. органических полифункциональных молекул (именуемых также лигандами или линкерами). Неорганические кластеры связаны с органическими полифункциональными молекулами сильными ковалентными связями.

Пленка из металл-органических каркасных структур MIL-101(Cr) в трехслойном материале служит в качестве фильтра, что позволяет эффективно использовать материал в загрязненной и соленой среде. Пленка из  металл-органических каркасных структур MIL-101(Cr) отсеивает загрязнения и пропускает к слоям из металлов уже очищенную воду без примесей.

Под действием инфракрасного света на поверхности трехслойного материала возбуждается плазмонный резонанс. При контакте материала с водой и под действием инфракрасного света на пленке из золота образуются электроны, которые двигаются через слой платины к каталитическим центрам металл-органических каркасов  и инициируют восстановление протонов и высвобождение водорода.

Трехслойный материал, который расщепляет воду и генерирует водород

Рис. 1. Принцип работы трехслойного материала

@ https://news.tpu.ru/news/2020/07/16/36476/, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c04029

В ходе экспериментов квадрат из трёхслойного материала шириной 10 см (т.е. площадью 100 см2) произвел 0,5 литра водорода в течении часа, что является одним из лучших показателей.

В дальнейшем ученые планируют повысить эффективность нового материала и добиться использования видимой части спектра солнечного света.

 

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com, https://news.tpu.ru/news/2020/07/16/36476/, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c04029

 





Найти что-нибудь еще?










Похожие записи:



карта сайта