Ученые создали новый материал для «приручения» энергии Солнца
20 сентября 2023 15:42
Придать новые свойства перспективному полупроводниковому материалу смогли ученые Томского политеха вместе с зарубежными коллегами. По их словам, новая технология позволит проводить химические реакции под действием света для получения энергии, очистки воды и других задач, а также повысит чувствительность фотоэлементов. Результаты опубликованы в Communications Chemistry.
Фотокатализ, то есть ускорение химических реакций за счет энергии света, – важный элемент технологий альтернативной энергетики и ряда других сфер, сообщили ученые. За счет фотокатализа можно не только генерировать энергию, но и, например, получать ценные химические вещества или очищать воду.
Ключевым материалом, применяемым для этого, являются полупроводники: они поглощают свет и преобразуют его в электроны с высокой энергией. По словам специалистов, весьма интересны полупроводники, выполненные в форме нанолент.
Как объяснили исследователи, одним из наиболее необычных и интересных веществ для создания таких нанолент является диселенид вольфрама. Это соединение обладает полезными электронными и оптическими свойствами, однако получать из него наноленты очень непросто.
Коллектив исследователей Томского политехнического университета вместе с коллегами из Австрии предложил новую технологию получения нанолент высокого качества из диселенида вольфрама, а также разработал метод усовершенствования их оптоэлектронных свойств с помощью наночастиц серебра.
«
«Мы изменили свойства нанолент диселенида вольфрама, прикрепив к их краям крошечные частицы серебра при помощи лазерного излучения. Эти наночастицы позволяют ускорить протекание фотокаталитического процесса и усилить фотоотклик нанолент», – рассказал профессор исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха Рауль Родригес.
Новый метод производства нанолент отличается простой реализацией, подчеркнули авторы. На выходе получается материал очень высокого качества, а наночастицы расположены строго на его краях, что и обеспечивает рост характеристик.
Как подчеркнули ученые, на новом материале модельная реакция фотокатализа проходит с КПД близким к 100%, что недостижимо при использовании диселенида вольфрама или серебряных наночастиц по отдельности.
«Мы используем лазерное излучение в качестве инструмента для формирования наночастиц чистого серебра из раствора нитрата серебра, а для сохранения целостности селенида вольфрама будущие наноленты покрываем органической матрицей. Насколько нам известно, аналогов этому методу не существует», – отметил профессор Родригес.
В перспективе, как сообщили ученые, производить модифицированные серебром наноленты можно будет не только с использованием лазерного излучения, но и с помощью других источников энергии, в том числе солнечного света.
В работе приняли участие специалисты Горного университета Леобен (Австрия), Австрийской академии наук и Национального института наук о материалах Японии. Томский политех – участник программы государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-203
