В ЮФУ создали уникальные фотоэлектрокатализаторы для «зеленого» водорода
Новые наноразмерные катализаторы для получения «зеленого водорода» расщеплением воды в присутствии солнечного света разработали ученые Южного федерального университета, 30 марта сообщает пресс-служба вуза.
Не имеющие мировых аналогов катализаторы созданы на основе уникальных сферических наночастиц с полым ядром и оболочкой, которые эффективно улавливают солнечный свет и снижают скорость рекомбинации фотогенерированных носителей заряда.
Исследования проводились в рамках стратегического проекта ЮФУ «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов низкоуглеродной экономики под управлением искусственного интеллекта».
Широко ведущиеся в последнее время разработки альтернативных углеводородам источников энергии видят один из таких источников в водороде. Водородная энергетика основана на том, что при реакции окисления водорода выделяется значительная тепловая энергия, которую можно преобразовать в электрическую, а ее результатом является экологически чистая вода. Ее, в свою очередь, можно снова использовать для получения водорода, организуя замкнутый цикл.
Коллективом ученых Международного исследовательского института интеллектуальных материалов (МИИ ИМ) ЮФУ были разработаны нанокатализаторы для фотоэлектрокаталитической генерации водорода с использованием водостойких металлорганических каркасных структур (MOF).
С этой целью исследователями была синтезирована идеальная сферическая наночастица титан-содержащих MOF (Ti-MOF). Далее они оптимизировали поверхность таких наночастиц и разработали технологию получения структурированной частицы «ядро-оболочка», которая основана на частичном разложении сферической Ti-MOF, приводящем к образованию полой структуры типа «ядро-оболочка» из-за различия структур внутреннего и наружного слоев.
Результаты исследования новых катализаторов и технологии их получения ученые представили в статье «Влияние частичного разрушения Ti-MOF на фото (электро)каталитическое выделение H₂ за счет доминирующей роли захвата носителей заряда на площади поверхности», опубликованной в журнале Small.
Один из авторов статьи, постдок МИИ ИМ ЮФУ из Индии Аслам Хоссейн пояснил: «Уникальная природа сферических наночастиц с полым ядром и оболочкой позволяет эффективно улавливать падающий солнечный свет и снижать скорость рекомбинации фотогенерированных носителей заряда. Эти нанокатализаторы являются крайне перспективными для получения „зеленого водорода“ путем расщепления воды в присутствии солнечного света».
Ученый отмечает, что в ЮФУ уже в ближайшем будущем будет разработана новая методика для ускоренной настройки параметров синтезируемых нанопористых фотокатализаторов под конкретные практические применения, которые востребованы «зеленой» энергетикой.
