Hvordan guldnanopartikler kunne forbedre lagring af solenergi

Stjerneformede guld nanopartikler, belagt med en halvleder, kan producere brint fra vand mere end fire gange mere effektivt end andre metoder - hvilket åbner døren til forbedret lagring af solenergi og andre fremskridt, der kan øge brugen af ​​vedvarende energi og bekæmpe klimaændringer, ifølge Rutgers University-New Brunswick forskere.

"I stedet for at bruge ultraviolet lys, som er standardpraksis, vi udnyttede energien fra synligt og infrarødt lys til at excitere elektroner i guld-nanopartikler, sagde Laura Fabris, lektor ved Institut for Materialevidenskab og Ingeniørvidenskab på Ingeniørhøjskolen, der ledede arbejdet med Fuat Celik, adjunkt ved Institut for Kemi- og Biokemisk Teknik. "Exciterede elektroner i metallet kan overføres mere effektivt til halvlederen, som katalyserer reaktionen."

Forskerne, hvis undersøgelse blev offentliggjort online i dag i tidsskriftet Chem , fokuseret på fotokatalyse, hvilket typisk betyder at udnytte sollys til at lave hurtigere eller billigere reaktioner.

Titandioxid belyst af ultraviolet lys bruges ofte som katalysator, men at bruge ultraviolet lys er ineffektivt.

I undersøgelsen, Rutgers-forskere trykkede på synligt og infrarødt lys, der gjorde det muligt for guld-nanopartikler at absorbere det hurtigere og derefter overføre nogle af de elektroner, der genereres som et resultat af lysabsorptionen, til nærliggende materialer som titaniumdioxid.

Ingeniørerne coated guld nanopartikler med titaniumdioxid og udsatte materialet for UV, synlig, og infrarødt lys og studerede, hvordan elektroner hopper fra guld til materialet. Forskerne fandt ud af, at elektronerne, som udløser reaktioner, produceret brint fra vand over fire gange mere effektivt end tidligere bestræbelser påvist. Brint kan bruges til at lagre solenergi og derefter forbrændes til energi, når solen ikke skinner.

"Vores fremragende resultater var altid så klare, " sagde Fabris. "Vi var også i stand til at bruge meget lav temperatur syntese til at belægge disse guldpartikler med krystallinsk titanium. Jeg tænker både fra materialeperspektivet og katalyseperspektivet, dette arbejde var meget spændende hele tiden. Og vi var ekstremt heldige, at vores doktorander, Supriya Atta og Ashley Pennington, var også lige så begejstrede for det, som vi var."

"Dette var vores første strejftog, " tilføjede hun, "men når vi først forstår materialet og hvordan det fungerer, vi kan designe materialer til applikationer inden for forskellige områder, såsom halvledere, sol- eller kemisk industri eller omdannelse af kuldioxid til noget, vi kan bruge. I fremtiden, vi kunne i høj grad udvide de måder, vi udnytter sollys på."