Квантовые точки для искусственного фотосинтеза

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2017, №7)
pic_2017_07_15.jpg

Химики из Китая разработали композитный материал, состоящий из перовскитных квантовых точек и оксида графена, который способен ускорять процесс, давно уже получивший название «искусственный фотосинтез», — восстановление CO2 при облучении
светом. Это первый пример искусственного фотосинтеза, в котором задействованы перовскитные квантовые точки («Journal of the American Chemical Society», 2017, 139, 16, 5660—5663, doi: 10.1021/jacs.7b00489). По словам руководителя исследования Дай-Бин
Куана из Университета Сунь Ятсена в Гуанчжоу, использованные в ходе работы галогенидные перовскиты показали рекордную эффективность в фотовосстановлении — 22,1%, и можно надеяться, что вскоре эти материалы бросят вызов уже существующим фотокатализаторам.
В качестве фотокатализатора восстановления диоксида углерода был использован композитный материал, состоящий из оксида графена и перовскитных квантовых точек.
Перовскитами в настоящее время называют природные и синтетические вещества с таким же строением кристаллической решетки, как у редкого минерала — перовскита (титаната
кальция CaTiO3). Перовскитной структурой обладают высокотемпературные сверхпроводники, ионные проводники, а также многие магнитные и сегнетоэлектрические материалы.
Куан с коллегами получили квантовые точки — полупроводниковые наночастицы — из устойчивого цезий-свинецгалогенидного перовскита, а затем использовали квантовые точки для получения композитного материала, вторым компонентом которого был оксид графена. И данный перовскит, и оксид графена до этого продемонстрировали способность к эффективному поглощению видимого света и сильной люминесценции. Композитный материал выступил в роли катализатора основного этапа искусственного фотосинтеза — восстановления CO2; солнечный свет имитировали ксеноновой лампой с подходящим светофильтром.
Оказалось, что квантовые точки из перовскита эффективнее квантовых точек из сульфида кадмия и других классических материалов — они обеспечивают более высокую конверсию восстановления углекислого газа до монооксида углерода и метана. Кроме того, в композите проявился синергетический эффект: в комбинации с оксидом графена производительность перовскитных квантовых точек увеличилась на 26%; Куан полагает,
что оксид графена улучшил разделение заряда и его транспорт.
Признавая, что оксид графена не самый дешевый и удобный в работе материал, Куан и его коллеги ищут альтернативу. Они ожидают, например, хорошей производительности от композитного материала, в котором оксид графена будет заменен на оксид титана TiO2. Есть недостаток и у свинецгалогенидных перовскитов, несмотря на высокую производительность, — они могут вносить вклад в загрязнение окружающей среды свинцом. Эту проблему тоже пытаются решать, заменяя свинец менее опасными
металлами. Куан и его коллеги наметили несколько перспективных для фотокатализа перовскитов, не содержащих свинец, однако о каких соединениях идет речь, пока не сообщают.

Разные разности

01.09.2017 10:23:00
 ...возможно, 39—59% площадей кофейных плантаций в Эфиопии из-за климатических изменений станут непригодными для выращивания кофе, однако охрана лесов и перемещение плантаций могут даже увеличить подходящие площади в четыре раза и более («Nature Plants», 2017, 3, 17081, doi: 10.1038/nplants.2017.81)... >>
01.08.2017 23:27:00
...явление квантовой запутанности продемонстрировано для фотонных пар, разделенных расстоянием 1203 км на Земле, с ретрансляцией через спутник. Результаты показывают возможность будущей глобальной сети квантовой связи («Science», 2017, 356, 6343, 1140—1144, doi: 10.1126 / science.aan3211)...
>>
06.07.2017 10:00:00
...Казанский федеральный университет принял решение прекратить сотрудничество с итальянским хирургом-трансплантологом Паоло Маккиарини, ранее уличенным в этических нарушениях и фальсификации данных («Science», 2017, doi: 10.1126/science.aal1201)...
>>
31.05.2017 14:02:00
...космический аппарат «Кассини» в последний раз прошел мимо Титана, крупнейшего спутника Сатурна, и направляется в область между планетой и ее кольцами, через которую пройдет 22 раза, а затем, в сентябре 2017 года, нырнет в атмосферу Сатурна («Nature», 2017, 544, 7649, 149—150, doi:10.1038/544149a)...
>>
30.04.2017 10:57:00
...международная коллаборация биологов создала дрожжи с искусственными хромосомами — первый эукариотический организм с синтетическим геномом («Science», 2017, 355, 6329, 1040—1044, doi: 10.1126/science.aaf4557, и другие материалы этого номера)...
>>