ساخت اسفنجی که نور خورشید را جذب کرده و هیدروژن تولید می‌کند

محققان استرالیایی نوع جدیدی از مواد جاذب بسیار قوی را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به افزایش کارایی فوتوکاتالیست‌های برای تولید هیدروژن و تصفیه آب کمک کند.

کد خبر: ۱۰۷۶۶۷۱

دوشنبه - ۰۱ خرداد ۱۴۰۲ / May 22, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان استرالیایی نوع جدیدی از مواد جاذب بسیار قوی را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به افزایش کارایی فوتوکاتالیست‌های برای تولید هیدروژن و تصفیه آب کمک کند.

این تیم مستقر در دانشگاه RMIT، نانوذرات نقره را با قفس‌های آلی مولکولی ترکیب کرد تا ماده جدیدی را تهیه کند که مانند اسفنج عمل کرده، به طوری که هم نور خورشید و هم واکنش‌دهنده‌های شیمیایی را به روشی مطلوب جذب می‌کند. این ترکیب منجر به افزایش دو برابری در بازده تقسیم آب با استفاده از نور خورشید شده که این یک گام ضروری در ایجاد هیدروژن سبز است.

نتایج حاصل از این پروژه که با همکاری دانشگاه ملبورن انجام شده است، در قالب مقاله‌ای با عنوان Photoinitiated Energy Transfer in Porous-Cage-Stabilised Silver Nanoparticles در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.

نویسنده اول مایکل ویلمز از دانشگاه RMIT می‌گوید: «با افزایش سطح نانوذرات بسیار واکنشی، ما با استفاده از نور، تبدیل آب به هیدروژن را تا حد زیادی تقویت می‌کنیم.»

در فوتوکاتالیز از نور خورشید به‌عنوان منبع انرژی بی‌حد و حصر، برای انجام واکنش‌های شیمیایی، از جمله تصفیه آب و تولید پایدار مواد غذایی و سوخت‌های شیمیایی صنعتی، مانند هیدروژن و متان استفاده می‌شود.

نانوذرات فلزی جاذب‌های بسیار خوب نور خورشید هستند، اما به خودی خود برای تبدیل آب و CO ۲ به سوخت‌های شیمیایی مناسب نیستند.

این امر به این دلیل است که لیگاند‌ها که به تثبیت این ذرات کمک می‌کنند موجب کاهش فعالیت فتوکاتالیست می‌شوند و توانایی آن‌ها در انجام واکنش‌های شیمیایی محدود می‌کنند. دلیل این امر اتصال لیگند‌ها به واکنش‌پذیرترین قسمت نانوذرات است.

دانشیار دانیل گومز از دانشگاه RMIT نویسنده ارشد مقاله می‌گوید: «در این کار ما از قفس‌های مولکولی کاملاً متخلخل برای سنتز و تثبیت نانوذرات جاذب استفاده می‌کنیم.»

قفس‌های مولکول خودشان بسیار جاذب هستند و می‌توانند انرژی نور جذب شده توسط نانوذرات فلزی را بپذیرند. با این کار آن‌ها به‌عنوان اسفنج برای نور تبدیل می‌شوند.

تخلخل آن‌ها به واکنش دهنده‌هایی مانند آب اجازه می‌دهد تا به راحتی در داخل مولکول‌ها و نانوذرات فلزی پخش شوند، به طور قابل توجهی کارایی آب را به تبدیل هیدروژن افزایش می‌دهند.

مایکل گفت: “مرحله بعدی استفاده از مواد نیمه‌هادی به جای نانوذرات فلزی است که می‌تواند کارآیی تقسیم آب را تقویت کند و به ما اجازه دهد تا این مواد جدید را در تبدیل CO ۲ نیز مورد آزمایش قرار دهیم.»