반도체 나노결정은 수소 연료 생산을 돕습니다.

광합성
광합성은 태양 복사를 녹색 에너지로 변환하여 당을 생성하는 과정이며, 세포 호흡은 물을 사용하고 산소를 방출하는 녹색 엽록소 색소를 사용하여 식물, 박테리아 및 일부 원생생물에 의해 ATP로 변환됩니다.
인공 광합성
일반적으로 유기 염료로 만들어진 광 흡수 분자 또는 발색단을 이용하는 인공 광합성 시스템은 환원 및 산화 과정을 통한 반쪽 반응에 의해 물을 광화학적으로 수소와 산소로 분해합니다. 그러나 빛을 흡수하는 염료는 태양광선에 의해 손상되고 공정이 비효율적이고 불안정합니다.
미국 로체스터 대학의 연구원들은 나노결정과 태양광, 염가인 니켈 촉매를 이용하여 수소를 발생시켰습니다. 속도가 느려집니다.
나노결정
나노결정은 크기가 제한되어 있어 결함이 적습니다. 나노결정은 내부 부피가 매우 작고 거의 모든 표면에 있으며 내부 불순물은 표면으로 짧은 거리를 쉽게 이동하고 도핑에 의해 방출될 수 있습니다. 도핑은 제어된 방식으로 전기 전도도를 가능하게 하기 위해 전자를 포함하는 불순물을 추가하는 것입니다. 이러한 결정의 물리적 특성은 코어와 쉘 사이의 계면에 의해 결정됩니다.
나노스케일에서 도핑은 태양 전지, 발광 다이오드, 레이저 또는 디스플레이, 전자발광 장치 및 전자 기기.
시스템
인공 광화학 수소 발생 시스템은 카드뮴 셀레나이드 양자점, 니켈 염 촉매 및 아스코르브산을 포함합니다. 물을 다룰 때 이 시스템은 100개의 광자가 흡수될 때마다 36%의 양자 효율을 가지며 36개의 수소 분자를 생성합니다. 물과 에탄올이 혼합된 용액의 경우 효율이 66%로 증가합니다. 아스코르브산은 전자 공여체 역할을 하고 소모되어 각 수소 생산 주기 동안 정기적으로 보충해야 합니다.
작업
연구원들은 CdSe 양자점이 2개의 광자를 흡수하고 2개의 전자를 Ni-촉매로 전달하여 양자점 리간드로부터 국부적으로 필요한 촉매를 형성함으로써 수소를 생성하기 위해 2개의 양성자를 취할 수 있다고 설명합니다. 촉매-나노결정 쌍은 햇빛에 더 안정적이기 때문에 다른 인공 광합성 나노입자 시스템보다 우수합니다.
응용
이 발견은 녹색 에너지 응용 분야와 Haber 공정에서 암모니아를 생산하는 공정과 같은 특정 산업 공정에 매우 중요할 수 있습니다.