Voksende aktive steder på kvanteprikker til robust brintfotogenerering

For ganske nylig, Kinesiske forskere havde opnået sted- og rumlig selektiv integration af jordrige metalioner (f.eks. Fe ₂ ⁺ , Co ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ ) i halvlederkvanteprikker (QD'er) for effektiv og robust fotokatalytisk H ₂ evolution fra vand.

Denne forskning, udgivet online i Stof , blev udført af et forskerhold ledet af prof. Wu Lizhu og dr. Li Xubing fra det tekniske institut for fysik og kemi (TIPC) under det kinesiske videnskabsakademi.

Fotosyntese i naturen giver et paradigme for storstilet omdannelse af sollys til kemiske brændstoffer. For eksempel, hydrogenaser i visse bakterier og alger katalyserer den reversible reduktion af protoner til H ₂ med bemærkelsesværdig aktivitet.

Inspireret af naturlig fotosyntese, solcelledrevet H ₂ evolution fra vand betragtes som en ideel vej til at lagre solenergi i kemiske bindinger. I jagten på højeffektiv kemisk omdannelse, QD'er i forbindelse med ikke-ædle metalioner har vist sig som den banebrydende teknologi i H ₂ fotogenerering.

Denne forskning har med succes realiseret den samarbejdsvillige og velkontrollerede belastning af ikke-ædle metalioner i QD'er, derved integrerer en lysabsorbent, beskyttende lag og aktivt sted sammen i en ultra-lille nanokrystal, som ville vise et stort potentiale i at fremstille kunstige fotosyntetiske enheder til opskalering af sol-til-brændstof-konvertering.

Tidsopløste spektroskopiske teknikker og tæthedsfunktionelle teoriberegninger afslører kinetikken af ​​grænsefladeladningsoverførsel og mekanismen for H ₂ evolution hos aktive arter, som giver ny vejledning om design af multifunktionelle fotokatalysatorer til praktiske anvendelser.

Dette arbejde blev støttet af Ministeriet for Videnskab og Teknologi i Kina, Kinas National Science Foundation, og det strategiske prioriterede forskningsprogram for det kinesiske videnskabsakademi.