Výzkumný tým v Německu vyvinul bimetalické dvourozměrné superkrystaly s pozoruhodnými katalytickými vlastnostmi. Mohou se použít k výrobě vodíku z rozkladu kyseliny mravenčí a údajně dosahují rekordních výsledků.
Vědci vedení Ludwig Maximilian University of Munich (LMU Munich) v Německu vyvinuli technologii fotokatalytické generace vodíku založenou na plasmonických bimetalických dvourozměrných superkrystalech.
Výzkumníci sestavili plasmonické struktury sestavením jednotlivých nanočástic zlata (AuNP) a nanočástic platiny (PtNP).
„Uspořádání zlatých nanočástic extrémně účinně soustředí dopadající světlo a generuje silná lokální elektrická pole, takzvané hotspoty, které se tvoří mezi částicemi zlata,“ řekl výzkumník Emiliano Cortés.
V navržené konfiguraci systému viditelné světlo velmi silně interaguje s elektrony v kovu a nutí je vibrovat rezonančně. Takže se elektrony společně velmi rychle pohybují z jedné strany nanočástice na druhou. Vzniká tak jakýsi minimagnet, kterému odborníci říkají dipólový moment.
Toto je součin velikosti náboje a vzdálenosti mezi středy kladných a záporných nábojů. Když se zhmotní, nanočástice zachytí více slunečního světla a přemění je na elektrony s velmi vysokou energií. Ty pomáhají řídit chemické reakce.
Využití pro superkrystaly ve fotovoltaice
Akademici testovali výkon plasmonických bimetalických dvourozměrných superkrystalů při rozkladu kyseliny mravenčí.
,,Reakce sondy se zvolila na základě nižší aktivity zlata oproti platině v tomto kontextu a také proto, že jde o uhlíkově neutrální nosič H2,“ uvedli.
Zjistili, že superkrystaly se mohou použít pro katalytické účely.
,,Vylepšený výkon platiny při osvětlení v experimentu naznačuje, že interakce přicházejícího světla se zlatým polem vede k energizované platině,“ řekli. ,,Skutečně se superkrystal AuPt jeví jako nejlepší plasmonický výkon, když je jako nosič H2 použita kyselina mravenčí.“
Krystaly vykazovaly rychlost tvorby H2 139 milimolů za hodinu na gram katalyzátoru. Podle výzkumného týmu to znamená, že fotokatalytický materiál v současnosti drží světový rekord v produkci H2 prostřednictvím dehydrogenace kyseliny mravenčí při osvětlení viditelným světlem a slunečním zářením.
Vědci představili nové řešení v dokumentu „Plasmonic Bimetallic Two-Dimensional Supercrystals for H2 Generation“. Ten se nedávno publikoval v Nature Catalysis. Tým zahrnoval výzkumníky z Freie Universität Berlin, University of Hamburg a University of Potsdam.
„Kombinací plazmonických a katalytických kovů posouváme pokroky ve vývoji výkonných fotokatalyzátorů pro průmyslové aplikace. Je to nový způsob využití slunečního záření a způsob, který nabízí potenciál pro další reakce, jako je přeměna CO2 na využitelné látky,“ řekl Cortés.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
