Дослідники з Університету Осака розробляють новий фотокаталізатор без використання металу і демонструють виробництво водню за допомогою води.
Водень є найпоширенішим елементом у всесвіті, і багато хто вважає його потенційним чистим паливом майбутнього.
Вода і викопне паливо містять велику кількість водню, але розблокування молекулярного дигідрогенного палива з цих джерел вимагає великої кількості енергії, що ставить під сумнів будь-яку майбутню водневу економіку.
Виробництво водню за допомогою води і з використанням сонячної енергії може призвести до дешевого і чистого водневого палива. Однак цей процес в даний час базується на фотокаталіізаторах, що містять дорогі дорогоцінні метали, обмежуючи його виробництво.
Тепер дослідники, що працюють в Університеті Осаки, розробили новий вид фотокаталізатора для виробництва водню з води, який не тільки не містить дорогих металів, але також поглинає більш широкий діапазон сонячного світла, ніж раніше. Нещодавно група повідомила про результати своєї роботи в Журналі Американського хімічного товариства» (American Chemical Society).
«Але ми були здивовані, дізнавшись, що навіть при використанні слабкого світла в ближньому ІЧ-діапазоні, фотокаталізатор продовжував виробляти водень».
Як і графіт, графітовий нітрид вуглецю утворює листи, а листи нітриду вуглецю також мають отвори, які можуть взаємодіяти з молекулами водню.
У минулому фотокаталізатори на основі нітриду вуглецю потребували участі дорогоцінних металів для виробництва водню з води. Дослідники виявили, що метал можна замінити якимось фосфором, який є широко поширеним і недорогим елементом.
Учені продемонстрували, що їх фотокаталізатор ефективний для виробництва водню з води з використанням енергії різного випромінювання світла. Найбільш незвичайним є те, що навіть ближнє інфрачервоне світло з низькою енергією може призвести до утворення водню.
Дослідження робочого фотокаталізатора в пікосекундному масштабі часу показали, що сильні взаємодії між нітридом вуглецю і чорним фосфором у композиті сприяють утворенню водню. Коли два матеріали випробували окремо, енергія від сонячного світла швидко розвіювалася і майже не проводила водень.