Ученые из Йельского университета разработали новый метод нанодетального наблюдения за фотокаталитическими процессами в реальном времени

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Йельского университета недавно разработала инновационный метод, позволяющий в реальном времени наблюдать на наномасштабе процесс расщепления воды на водород и кислород фотокатализаторами. Эта технология с точностью около 10 нанометров раскрывает динамическое движение электронов и дырок в материале, предоставляя ключевые сведения для производства солнечного топлива.

Профессор химической и экологической инженерии Шу Ху, руководивший исследованием, заявил: «Мы очень взволнованы, потому что этот метод позволяет нам наблюдать фотокатализатор «в действии» с уникальным сочетанием реализма и разрешения». Метод преодолевает давние ограничения в этой области, проводя одновременные измерения тока и потенциала, что позволяет осуществлять количественный анализ фотогальванических процессов с высоким разрешением.

Исследовательская группа создала систему, включающую «наноострие» — кварцевое острие нанометрового масштаба с платиновой проволокой в центре, которое используется для точного управления контактом с поверхностью без повреждения устройства. Ху Шу отметил, что большим сюрпризом стала возможность измерения напряжения полупроводникового материала под воздействием света, а не только тока на металлической поверхности.

Это исследование с пространственным разрешением около 10 нанометров решает проблему пространственных вариаций в фотокаталитических реакциях. В системе Pt/Nb:TiO2 оно выявило катодные и анодные участки, разделенные примерно 150 нанометрами, с локальными поверхностными потенциалами около -0,53 В и +0,58 В относительно Ag/AgCl соответственно. Дополнительный анализ выявил сосуществование металлического Pt и оксидных форм Pt, установив асимметричную поверхностную энергетику, согласующуюся с разницей в положении края зоны около 1,5 эВ.

Солнечная фотокатализ перспективна для устойчивого производства энергии, но технологический прогресс сдерживался отсутствием понимания принципов работы процессов. Этот новый метод может помочь усовершенствовать технологии производства чистого топлива и химикатов с использованием солнечного света, прокладывая путь к созданию более эффективных материалов для солнечного топлива. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences».

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com