![]()
Sender
V.I.P. |
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
|
Обратиться по нику
|
| Sender |
Ответить с цитатой | | |
|
Сэмюэл Мао (Samuel Mao) из Калифорнийского университета в Беркли (США) вместе с коллегами разработал технологию внесения искусственного беспорядка в структуру наночастиц диоксида титана — полупроводника с широкой запрещённой зоной. Суть в следующем: белые кристаллы двуокиси титана подвергаются контакту с водородом, находящимся под высоким давлением; в результате гидрогенизации кристаллы становятся чёрными. И процесс этот довольно дёшев.
Зачем нужно «красить» основной компонент титановых белил? Всё просто: некоторые исследования (в том числе и с участием самого г-на Мао) показали, что добавление наночастиц двуокиси титана в воду ведёт к выделению из неё водорода.
Сэм Мао с образцами белого и чёрного диоксида титана в виде наночастиц (здесь и ниже иллюстрации Samuel Mao et al.).
Напомним, что сегодня солнечная энергетика может использоваться лишь для экономии ископаемого топлива. Ибо дешёвых средств аккумулирования её энергии нет, и для подачи электричества ночью газ и нефть пока незаменимы. Преодолеть это можно, лишь научившись дёшево запасть энергию Солнца впрок. И получение водорода из воды на свету в этом смысле одно из самых перспективных направлений, ибо водород — весьма калорийный вид топлива.
А способность сделать из белого вещества чёрное чрезвычайно ценна: в итоге наночастицы двуокиси титана поглощают больше световых волн, причём даже в инфракрасном и видимом диапазоне (особенно от 400 до 1 100 нм), что положительно сказывается на КПД производства водорода фотолизом. Помните ли вы, что в естественном состоянии это вещество имеет запрещённую зону, приходящуюся на ближнее УФ-излучение (в нём TiO2 «чёрный»), а на него идёт лишь 5% от общей энергии солнечных лучей?
На встрече Американского химического общества в Новом Орлеане (США) Сэмюэл Мао заявил: «Мы продемонстрировали рекордную эффективность чёрных наночастиц диоксида титана в генерации водорода при помощи фотокаталитической реакции с участием солнечных лучей». Разумеется, процесс гидрогенизации двуокиси титана с целью изменения его структуры ведёт к некоторому поглощению (до 0,05 мг на 40 мг) водорода, полученного за 100 часов фотокатализа. Однако в целом, как видно из цифр, расход водорода на обработку наночастиц намного меньше, чем его последующая отдача.
Белая (вверху) и чёрная (внизу) разновидности двуокиси титана под микроскопом. Сбоку видны полосы поглощения входящего излучения.
Белая (вверху) и чёрная (внизу) разновидности двуокиси титана под микроскопом. Сбоку видны полосы поглощения входящего излучения.
В то же время, отмечают авторы работы, сам метод получения чёрных наночастиц такого рода пока довольно энергозатратен: на протяжении пяти суток вещество нужно держать в водороде под давлением, в 20 раз превышающем атмосферное, и при температуре в 200°C. Тем не менее, поскольку в фотокаталитическом процессе диоксид титана практически не расходуется, общая потребность в нём по массе невелика, и стоимость чернения наночастиц следует признать приемлемой.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Scientific Reports (доступен полный текст).
Подготовлено по материалам Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли.
http://science.compulenta.ru/744963/ |
|
|
|
|
