﻿나노다이아몬드는 햇빛으로 광촉매로 활성화될 수 있습니다.

나노다이아몬드는 햇빛으로 광촉매로 활성화될 수 있습니다. 날짜: 2022년 11월 30일 원천: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie 요약: 나노다이아몬드 물질은 저비용 광촉매로서의 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 지금까지 이러한 탄소나노입자가 활성화되기 위해서는 고에너지의 자외선이 필요했다. 따라서 DIACAT 컨소시엄은 다양한 나노다이아몬드 재료를 생산하고 분석했습니다. 나노입자의 표면이 충분한 수소 원자로 채워져 있으면 더 약한 푸른색 태양광 에너지로도 들뜸을 일으키기에 충분합니다. 나노다이아몬드를 기반으로 하는 미래의 광촉매는 CO2 또는 N2를 햇빛으로 탄화수소 또는 암모니아로 전환할 수 있습니다. 나노다이아몬드 물질은 촉매로서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 탄소로 만든 저렴한 나노입자는 부피에 비해 매우 큰 표면을 제공합니다. 그러나 수성 매질에서 화학 반응을 촉매적으로 가속화하려면 촉매의 전자가 용매화에 들어가야 하며 여기에는 여기를 위한 순수한 다이아몬드 재료의 고에너지 UV 광이 필요합니다. 한편 나노입자의 극히 작은 크기는 가시광선도 흡수하는 나노다이아몬드의 표면에 새로운 분자 상태를 허용한다. 다른 표면 DIACAT 프로젝트의 일환으로 HZB 팀은 이제 빛으로 여기하는 동안 나노다이아몬드 재료의 다양한 변형을 조사하고 매우 높은 시간 분해능으로 프로세스를 분석했습니다. 서로 다른 표면 화학을 가진 나노다이아몬드 샘플은 프랑스 CEA의 Jean-Charles Arnault 박사 그룹과 현재 슈투트가르트 대학의 Anke Krueger 교수 그룹에 의해 생산되었습니다. 나노 입자는 서로 다른 양의 수소 또는 산소 원자를 포함하는 표면이 달랐습니다. 수소는 도움이 되고 풀러렌과 같은 탄소도 도움이 됩니다. "표면의 수소는 전자 방출을 훨씬 쉽게 만듭니다."라고 HZB의 나노다이아몬드 전문가인 Tristan Petit 박사는 설명합니다. "많은 변형 중에서 우리는 나노입자 표면의 풀러렌 유사 탄소뿐만 아니라 수소의 특정 조합이 이상적이라는 것을 발견했습니다."라고 그는 말합니다. 초고속 레이저 여기 HZB의 Laserlab에서 그들은 초고속 레이저 펄스로 여기한 후 수소, -OH 또는 -COOH와 같은 다양한 표면 종단을 가진 수성 나노다이아몬드 분산액을 연구했습니다. HZB의 Christoph Merschjann 박사는 "우리는 225nm의 UV 범위에서 다른 여기 파장과 400nm의 가시 범위에서 청색광으로 흡수 프로파일이 어떻게 작용하는지 실험적으로 정확하게 측정할 수 있었습니다."라고 설명합니다. 여기 후 피코초 "우리는 전자가 표면을 떠나 물 속으로 들어가는 시간이기 때문에 빛으로 여기된 후 첫 번째 중요한 피코초에 무슨 일이 일어나는지 알고 싶었습니다."라고 Merschjann은 말합니다. Annika Bande 박사가 이끄는 이론 팀은 스펙트럼을 해석하기 위해 밀도 함수 이론을 사용한 모델링에 기여했습니다. 데이터는 예상대로 자외선이 모든 샘플에서 전자를 용액으로 가져오지만 표면에 풀러렌 유사 탄소가 있는 샘플의 경우 가시광선으로도 달성되었음을 보여주었습니다. 블루 라이트가 작동할 수 있습니다. "이 작업에서 우리는 처음으로 우리가 아는 한 물 속의 나노다이아몬드에서 용해된 전자의 방출이 가시광선으로 가능하다는 것을 보여주었습니다!"라고 Petit은 결과를 요약했습니다. 이것은 나노다이아몬드 물질을 광촉매로 여는 결정적인 단계입니다. 이 저렴하고 금속이 없는 재료는 미래에 햇빛을 사용하여 CO 2 를 귀중한 탄화수소로 추가 처리하거나 N 2 를 암모니아로 변환하는 데 핵심이 될 수 있습니다. 출처 : <a href="https://www.sciencedaily.com/" target="_blank" class="ke-link">https://www.sciencedaily.com/</a>