Metal İçermeyen Fotokatalistlerin Verimliliğini Arttıran Nanoyapı
Fotoğraf : PNC nano tabakaları güneş ışığında suyu ayrıştırabilirler.
Yenilenebilir enerji geçişinin başlıca zorluklarından biri güneş ışığının yokluğunda dahi enerji sağlamaktır. Güneş ışığı yardımıyla suyun ayrıştırılması hidrojen üretimi için bir çözüm sunabilir. Hidrojen iyi bir enerji depolama aracıdır ve birçok şekilde kullanılabilmektedir. Fakat suyu ayrıştırmak için katalizörlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bunun için platinyum sıklıkla kullanılmaktadır. Fakat platinyumun zor bulunan ve pahalı olmasından dolayı araştırmacılar katalizör olarak daha az maliyetli alternatifler aramaktadırlar. Son günlerde, HZB’den Dr. Tristan Petit başkanlığında bir ekip ile birlikte Çin’in Tianjin Üniversitesi’nden Profesör Bin Zhang başkanlığındaki meslektaşları metal içermeyen iyi bilinen bir fotokatalizör sınıfı kullanarak önemli ilerlemeler kaydetmişlerdir.
Bin Zhang ve ekibi, hidrojen üretiminde katalizör olarak kullanılmak üzere polimerik karbon nitritlerin (PCN) sentezinde uzmanlaşmışlardır. PCN molekülleri, yufka hamuru ile kıyaslanabilecek kadar sıkıca paketlenmiş tabakalar oluşturmakta ve bu tabakalar birlikte paketlenmektedirler. Çinli kimyagerler, bu tekli tabakaları nispeten basit, iki aşamalı bir ısıl işlemle fırında çıtır tabaklara ayrılan bir puf böreği ile aynı yöntemle tabakalarına ayırmayı başarmışlardır. Isıl işlem, özel fonksiyonlara sahip farklı amino grupları içeren büyük gözenekli bireysel nano tabakalardan oluşan numuneler üretmiştir.
Petit ve ekibi BESSY II’de bir dizi PCN örneğini araştırmışlardır. Yayının ilk yazarlarından doktora öğrencisi Jian Ren’ e göre gözeneklere yerleştirilen amino ve oksijenli grupların hangileri olduğunu belirleyebilmişlerdir. Araştırmacılar, belirli amino gruplarının elektronları kendilerine nasıl çektiğini, bunun suyun ayrışması için gayet elverişli bir özellik olduğunu ve oksijen bazlı yeni kusurların nasıl oluştuğunu analiz etmişlerdir.
Fotoğraf : Isıl işlem, özel fonksiyonlara sahip farklı amino grupları içeren büyük gözenekli bireysel nano tabakalardan oluşan numuneler üretmiştir.
Ortak katalizör olan nikel ile birleştirilen nano yapılı PCN molekülleri görünür ışık ışınımı altında normal PCN’e göre 11 kat daha fazla etkinlik göstererek rekor kırmıştır.
Volkswagen Vakfı Serbest Düşünürlerinden olan Petit’in söylediğine göre bu çalışmalar güneş ışığı ile hidrojen üretiminde inorganik katalizörlerin verimliliğine yaklaşan PCN ilginç bir katalizör potansiyeline sahiptir. Ayrıca bu çalışma aynı zamanda yumuşak X-ışını spektroskopilerinin fotokatalistlerin olası katalitik olarak aktif bölgeleri ortaya çıkarmak için ana araç olduğunu göstermektedir.
Kaynak : phys.org
