Forskare vid Tomsk Polytechnic University tillsammans med team från University of Chemistry and Technology, Prag och Jan Evangelista Purkyne University i Ústí nad Labem har utvecklat ett nytt 2D-material för att producera väte, som är grunden för alternativ energi. Materialet genererar effektivt vätemolekyler från färska, salt, och förorenat vatten genom exponering för solljus. Resultaten publiceras i ACS tillämpade material och gränssnitt .

"Väte är en alternativ energikälla. utvecklingen av väteteknik kan bli en lösning på den globala energiutmaningen. Dock, det finns ett antal problem att lösa. Särskilt, forskare letar fortfarande efter effektiva och gröna metoder för att producera väte. En av de viktigaste metoderna är att bryta ner vatten genom exponering för solljus. Det finns mycket vatten på vår planet, men bara ett fåtal metoder som är lämpliga för salt eller förorenat vatten. Dessutom, få använder det infraröda spektrumet, vilket är 43 % av allt solljus, "Olga Guselnikova, en av författarna och en forskare vid TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences, anteckningar.

Det utvecklade materialet är en struktur i tre lager med en tjocklek på 1 mikrometer. Det nedre lagret är en tunn film av guld, den andra är gjord av 10 nanometer platina, och den tredje är en film av metallorganiska ramverk av kromföreningar och organiska molekyler.

"Under experimenten, vi vattnade material och förseglade behållaren för att ta periodiska gasprover för att bestämma mängden väte. Infrarött ljus orsakade exciteringen av plasmonresonans på provytan. Heta elektroner genererade på guldfilmen överfördes till platinaskiktet. Dessa elektroner initierade reduktionen av protoner vid gränsytan med det organiska skiktet. Om elektroner når de katalytiska centra i metall-organiska ramverk, de senare användes också för att reducera protoner och erhålla väte, " förklarar Guselnikova.

Experiment har visat att 100 kvadratcentimeter av materialet kan generera 0,5 liter väte på en timme. Det är en av de högsta siffrorna som registrerats för 2D-material.

"I detta fall, den metallorganiska ramen fungerade också som ett filter. Det filtrerade föroreningar och ledde redan renat vatten utan föroreningar till metallskiktet. Det är väldigt viktigt, eftersom, även om det finns mycket vatten på jorden, dess huvudsakliga volym är antingen salt eller förorenat vatten. Vari, vi borde vara redo att arbeta med den här typen av vatten, " konstaterar hon.

I framtiden, forskare hoppas kunna förbättra materialet för att göra det effektivt för både infraröda och synliga spektra.

"Materialet visar redan en viss absorption i det synliga ljusspektrumet, men dess effektivitet är något lägre än i det infraröda spektrumet. Efter förbättring, det kommer att vara möjligt att säga att materialet fungerar med 93% av den spektrala volymen av solljus, ", tillägger Guselnikova.