Kompozit Polimer Noktalarıyla Daha Sürdürülebilir Hidrojen Üretimi
Fotoğraf-1: Siyah çözeltideki polimer noktalar (iç görüntü), renkli çözeltideki tek bileşenli polimer noktalardan daha fazla ışık emebilir ve daha iyi fotokatalitik özellikler gösterebilir.
Uppsala Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen fotokatalitik kompozit polimer nanopartiküller kullanılarak su ve güneş ışığından çevre dostu bir şekilde enerji kullanımı için hidrojen üretildi. Laboratuvar testlerinde, bu ‘polimer noktalar’ hem umut verici performans hem de kararlılık gösterdi. Çalışma Amerikan Kimya Derneği Dergisi’nde yayınlanmıştır.
Sürdürülebilir enerji için gelecekteki talebi nasıl karşılayacağımız çok tartışılan bir sorudur. Uygulanabilir yollardan biri, yenilenebilir kaynaklardan üretilebilen hidrojendir: su ve güneş enerjisi.Ancak bu proses için, fotokatalistler olarak bilinen maddeler gerekir. Bu maddeler ,geleneksel yöntemlerle genellikle toksik olan metal bazlı malzemelerden yapılır. Bunun yerine, Uppsala Üniversitesi’nin Ångström Laboratuvarı’nda Haining Tian başkanlığındaki bir araştırma grubu, hem çevre dostu hem de uygun maliyetli olacak şekilde tasarlanmış nano boyutlu organik fotokatalistler (polimer noktalar) geliştirmek için çalışıyor.
Polimer noktaları (Pdots) çok küçük olduğundan, suda eşit olarak dağılırlar. Geleneksel fotokatalizörlerle karşılaştırıldığında, polimer noktalar daha büyük bir reaksiyon yüzeyi sağlar, bu da daha fazla ışığın hidrojen gazı şeklinde depolanabileceği anlamına gelir. Araştırma grubu şu anda üç bileşen içeren bir Pdot geliştirdi. Testlerde, parçacık çok iyi katalitik performans ve stabilite göstermiştir.
Uppsala Üniversitesi Fizik Kimya bölümü Doçenti Haining Tian “Farklı dalga boylarında ışığı emen birkaç bileşeni birleştirmek, tüm görünür yüzeylerin ışığı yakaladığı bir sistem oluşturmanın en kolay yoludur. Ancak bu bileşenlerin fotokatalitik bir sistemde birlikte iyi çalışmasını sağlamak zordur,” diyor.
Çeşitli bileşenlerin birlikte ne kadar iyi çalıştığını araştırmak için Tian ve meslektaşları, Pdot’un belirli bir süre ışığa maruz kaldığı spektroskopik teknikleri kullandılar. Böylece fotokimyasal ara ürünlerin nasıl oluşturulduğunu ve aydınlatma altında nasıl ortadan kaybolduğunu takip edebildiler.
Çalışmanın baş yazarı Aijie Liu,” hem ultra hızlı enerji transferinin hem de elektron transferinin tek bir parçacıkta gerçekleştiğini görmek heyecan verici ve bu, sistemin ışığı kullanmasına ve katalitik süreç için yükü ayırmasına yardımcı oluyor ” diyor.
Araştırmacılar, güneş enerjisinin hidrojene dönüşümünü 600 nanometrede (nm)% 7 verimlilik oranıyla katalize edecek şekilde üç bileşenli polimer noktalar sistemini optimize etmeyi başardılar. Bu, grubun yalnızca bir bileşenden oluşan Pdot’lar üzerinde çalışırken elde ettiği 600 nm’de% 0,3’ten önemli ölçüde daha iyi bir sonuç.Araştırmacıların daha önceki çalışmaları sırasında fotokatalistlerin erken bozunmasıyla ilgili bir sorunla karışılaştığı görülmüş ancak şimdi 120 saatlik testten sonra bile herhangi bir belirgin bozulmayı fark edemediler.
Kaynak: phys.org
