Черный диоксид титана - расширен спектр поглощения света!

обсуждение новостей химической науки: гипотезы, идеи, варианты применяемости на практике, перспективы развития того или иного открытия...

Черный диоксид титана - расширен спектр поглощения света!

Сообщение techemy » 22 янв 2011, 12:04

Черный TiO2 - расширен спектр поглощения света!
(Chemistry World 21.01.2011)
Диоксид титана в форме нанокристаллов обладает полупроводниковыми свойствами, а также, способен катализировать различные реакции под воздействием света. Однако, диоксид титана поглощает световую энергию в основном УФ-спектра, из-за чего выход продукта реакции является чрезвычайно низким, и не позволяет использовать ее в промышленном масштабе.
Наиболее перспективной реакцией катализируемой диоксидом титана под действием солнечного света, является реакция разложения воды на составляющие кислород и водород:
2H2O → 2H2↑ + O2
Исследователи ищут способы расширения границ поглощения диоксидом титана световой энергии до видимого и ИК-спектра. В основном, расширить границы поглощения световой энергии удавалось путем легирования TiO2 атомами других металлов или неметаллов, а также путем специальной дефектовки нанокристаллов диоксида титана. Однако эти методы лишь незначительно расширили границы поглощения света, но большая часть спектра видимого света и ИК зона остались недоступными для TiO2.

Исследователи Самуил Мао, Питер Ю и их коллеги из университета Калифорнии в Беркли (США), применили метод гидрирования.
Изображение
В результате, был получен черный порошек TiO2, который поглощает свет УФ-, видимый и ИК-спектра. Они обнаружили, что процесс гидрирования способствует образованию микротрещин на поверхности нанокристаллов диоксида титана, что увеличивает поверхностную площать отдельного кристалла и придает черную окраску. На основании теоретических расчетов, исследователи предполагают, что образование комплексов между диоксидом титана и молекулами воды начнется уже в ближней инфракрасной зоне спектра, как раз в участках изломов трещин на поверхности нанокристаллов TiO2. Питер Ю поясняет: "Мы добились того, что наночастица TiO2 состоит как-бы из двух слоев, поверхностного - черного, который поглощает видимый и ИК-спектр, и внутреннего - который поглощает только УФ-спектр света".

Макс Лу, эксперт по функциональным наноматериалам из Университета Квинсленда, Австралия, думает, что это значительный прорыв в фотокатализе TiO2. "Метод гидрирования является новым и уникальным среди многих методов легирования и модификации поверхности TiO2 с помощью которых достигают увеличения фотокаталитической активности при облучении видимым светом." говорит он.

Ряд экспериментов, проведенных исследователями, показл, что черный TiO2 намного эффективнее стимулирует фото-разложение органических молекул, чем обычный нанофазный TiO2. Они также отметили, увеличение выхода кислорода и водорода при разложении воды под действием солнечного света. Как объясняет Самуил Мао: "По сравнению с обычным нанофазным TiO2, черный TiO2 демонстрирует значительно более высокую фотокаталитическую активность в одинаковых экспериментальных условиях".

Исследователи надеются, что их работа приведет к созданию технологии более дешевого получения водорода и кислорода. Мао тмечает: "Водород является перспективным и самым чистым топливом будущего. Но в данное время, получение водорода является дорогим процессом, что создает непреодолимую проблему в его широком использовании как топлива. Если нам удастся создать промышленную установку разложения воды с использованием черного TiO2 - достаточно будет только осветить ее солнечным светом, и мы получим самое дешевое топливо".
Аватара пользователя
techemy
Администратор
 
Сообщения: 98
Зарегистрирован: 04 окт 2009, 12:33

Вернуться в Новости химии на techemy.com

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1