تولید نانوذراتی برای جذب بیشتر نور خورشید

محققان ساختار هسته‌ای - پوسته‌ای ساختند که می‌تواند در ساخت پیل‌های سوختی استفاده شود. در این ساختار نانوذرات ۷۵ نانومتر نقره توسط لایه‌ای به قطر یک نانومتر از پلاتین محاط شده‌است.

کد خبر: ۱۶۹۵۰۸

تاریخ: ۲۹ مرداد ۱۳۹۶ - ۱۵:۲۵

به گزارش ایران اکونومیست  به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، طی سال‌های اخیر، علاقه محققان به سوی کاتالیست‌های پلاسمونیک جلب شده‌است، کاتالیست‌هایی که می‌توانند از انرژی خورشیدی برای انجام واکنش‌های شیمیایی استفاده کنند. با این حال، بهترین مواد برای جذب نور فوتون خورشید باز هم کارایی لازم برای انجام فرآیند کاتالیستی را ندارند.

اخیراً محققان آمریکایی موفق به ارائه نانوذراتی شدند که دارای هسته پلاسمونیک بوده و قادر به جذب نور خورشید هستند. اطراف این هسته را یک لایه خارجی پوشانده است که قابلیت انجام فرآیند کاتالیستی را دارد.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که نانوذرات هسته‌ای - پوسته‌ای که آن‌ها ایجاد کردند را می‌توان برای انجام فرآیند حیاتی پیل‌های سوختی به کار برد. این گروه معتقدند که این نوع ساختارها با کمی تغییر می‌توانند برای انجام واکنش‌های دیگر به کار روند.

کاتالیست‌های رایج با استفاده از جهت‌دهی انرژی گرمایی کار می‌کنند. آن‌ها معمولاً انرژی دریافتی را برای سست کردن یک پیوند و کاهش انرژی اکتیواسیون به کار می‌برند.

در کاتالیست‌های پلاسمونیک، فوتون از طریق برهم‌کنش پلاسمونیک جذب شده و الکترون‌های پرانرژی تولید می‌شوند؛ الکترون‌هایی که قادر به سوق دادن واکنش ویژه‌ای هستند. متاسفانه فلزاتی نظیر نقره و طلا که برهم‌کنش پلاسمونیک قوی دارند، برای بسیاری از واکنش‌ها کاتالیست‌های خوبی نیستند. فلزاتی نظیر پالادیم و پلاتین که کاتالیست‌های خوبی هستند، برهم‌کنش پلاسمونیک ضعیفی با نور مرئی دارند.

این گروه تحقیقاتی ساختار هسته‌ای - پوسته‌ای ایجاد کردند که در آن ذره نقره با قطر ۷۵ نانومتر توسط یک لایه از پلاتین به قطر۱ نانومتر محاط شده‌است.

این گروه نشان دادند که ذرات نقره که معمولاً فوتون‌ها را پراش می‌دهند، در این ساختار موفق به جذب بخش عمده‌ای از نور شدند و الکترون حفره زیادی در پوسته پلاتین ایجاد کرد. این ساختار می‌تواند به‌صورت انتخابی اکسید شدن منواکسید کربن را در پیل‌های سوختی کاتالیز کند.

در حضور نقره خالص، ترکیب گازها باید تا دمای بیش از ۲۰۰ درجه سانتیگراد گرم شود، اما با این کاتالیست دمای فرآیند به ۱۳۰ درجه کاهش می‌یابد.