TPU專家創(chuàng)造了一種材料 可以從鹽和受污染的水中產(chǎn)生氫
托木斯克理工大學(xué)(TPU)的研究人員與捷克兩所大學(xué)的同事一起，開發(fā)了一種新型的二維材料，該材料可以從淡水，鹽和受污染的水中獲得氫。使用未經(jīng)處理的鹽水的可能性非常重要，因?yàn)榈厍蛏系闹饕慷悸湓邴}水上。
氫被認(rèn)為是有前途的替代能源之一。但是，盡管它的廣泛使用受到許多未解決的問題的阻礙。特別地，還沒有發(fā)現(xiàn)以最小的環(huán)境負(fù)擔(dān)快速大量生產(chǎn)氫氣的方法?？茖W(xué)家考慮的主要選擇之一是在光的作用下水的分解。
在TPU中開發(fā)的材料具有三層結(jié)構(gòu)，總厚度約為1μm。下層是金的薄膜，中層是厚度小于10 nm的鉑膜，第三層是鉻化合物和有機(jī)分子的有機(jī)金屬骨架膜。
當(dāng)膜用水涂覆并暴露于紅外光時(shí)，在其表面上觀察到等離子體共振激發(fā)。在這種情況下，在金膜上產(chǎn)生的“熱”電子被轉(zhuǎn)移到鉑層，并在與有機(jī)層的界面處引發(fā)質(zhì)子的還原。如果電子到達(dá)有機(jī)金屬骨架的催化中心，后者將導(dǎo)致質(zhì)子還原和氫的產(chǎn)生。在這種情況下，有機(jī)金屬框架同時(shí)起到過濾器的作用，濾出雜質(zhì)并使純凈水通過金屬層。在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)一塊面積為100 cm2的材料能夠以0.5 l / h的速度產(chǎn)生氫氣。根據(jù)項(xiàng)目參與者的說法，這是二維材料記錄的最高比率之一。
在可見光譜中，材料的效率仍然低于紅外區(qū)域。為了澄清，紅外光譜占陽光的43%。科學(xué)家計(jì)劃精制該材料，以使其在紅外和可見光下均能有效工作。結(jié)果，他們希望使用93%的陽光。