Bioassisteret nanofotokatalysator til brintproduktion

Et protein, der findes i membraner af gamle mikroorganismer, der lever i ørkensaltlejligheder, kan tilbyde en ny måde at bruge sollys til at generere miljøvenligt brintbrændstof. Forskere i Nanobio Interfaces og Nanophotonics-grupper ved Argonne National Laboratory kombinerede lyshøstede protonpumpe bakteriorhodopsin (bR) på en Pt/TiO ₂ nanokatalysator til synligt lysdrevet hydrogenproduktion. Platin-nanokatalysatormatrixen består af bR og 4 nm Pt (0) nanopartikler fotoaflejret på overfladen af ​​25 nm TiO ₂ nanopartikler. Fotoelektrokemiske og forbigående absorptionsundersøgelser indikerer effektiv ladningsoverførsel mellem bR -proteinmolekyler og titania -nanopartikler.

Forskere har været klar over potentialet ved TiO ₂ nanopartikler til lysbaserede reaktioner siden begyndelsen af ​​1970'erne, da japanske forskere opdagede, at en TiO ₂ elektrode udsat for stærkt ultraviolet lys kunne splitte vandmolekyler i et fænomen, der blev kendt som Honda-Fujishima-effekten. Siden da, forskere har gjort en kontinuerlig indsats for at udvide lysreaktiviteten af ​​TiO ₂ fotokatalysatorer ind i den synlige del af spektret.

Bacteriorhodopsin - som er ansvarlig for den usædvanlige lilla farve på en række saltlejligheder i Californien og Nevada - bruger sollys som en energikilde, der gør det muligt at fungere som en protonpumpe. Protonpumper er proteiner, der typisk ligger over en cellulær membran og overfører protoner inde fra cellen til det ekstracellulære rum. I dette studie, protonerne fra bR kombineres med frie elektroner på små platinpladser spredt i TiO ₂ matrix. Denne bioassisterede hybridfotokatalysator udkonkurrerer mange andre lignende systemer inden for brintproduktion og kan være en god kandidat til fremstilling af grønne energienheder, der forbruger stort set uendelige kilder-saltvand og sollys.