Солнце поможет ученым создать топливо - новое исследование
Фотокатализ является перспективным методом преобразования большого объема энергии, которую генерирует Солнце, в химическую. Недавно исследователи добились значительного прорыва в этой области.
Об этом сообщает портал Mediafax.
Отмечается, что особое внимание привлекают имиды полигептазина — вещества с уникальными структурными и функциональными свойствами, которые делают их высокоэффективными для фотокаталитических процессов. Ранее исследователи имели лишь ограниченное понимание того, как модификации их структуры отражаются на электронных и оптических характеристиках различных представителей этого класса материалов.
В недавнем исследовании ученые разработали надежный и воспроизводимый теоретический метод для изучения этого вопроса и проверили его на реальных образцах материала.
Отмечается, что полигептазиновые имиды входят в более широкий класс углеродных нитридов. Эти вещества имеют слоистую структуру, напоминающую графен, но состоят из кольцевых молекул с высоким содержанием азота.
Полигептазиновые имиды обладают ключевой особенностью — их электронные запрещенные зоны позволяют эффективно поглощать видимый свет, что делает их пригодными для фотохимических реакций, запускаемых, которую ситезирует Солнце.
Кроме того, материалы на основе углеродного нитрида обладают рядом практических преимуществ: они сравнительно недороги в производстве, нетоксичны и устойчивы к высоким температурам. Однако ранние версии таких материалов проявляли низкую эффективность в качестве фотокатализаторов.
С помощью своего вычислительного подхода исследователи проанализировали, как введение различных ионов металлов влияет на кристаллическую решетку имидов полигептазина. Их результаты показали, что добавление ионов вызывает заметные структурные изменения, включая изменение межслоевых расстояний и локальных связей.
Отмечается, что такие структурные модификации напрямую отражаются на электронной зоне и оптических свойствах материала, определяя его способность эффективно поглощать свет.
Чтобы подтвердить свою гипотезу, ученые создали восемь вариантов полигептазиновых имидов, каждый модифицированный ионом определенного металла. После этого они оценили эффективность этих материалов в катализе образования перекиси водорода.
Ранее "Курсор" писал, что Солнце, основной источник жизни на Земле, проходит собственный жизненный цикл, как и все объекты во Вселенной. В настоящее время оно находится на стадии "желтого карлика", но ученые способны предсказать его дальнейшее развитие и объяснить, что произойдет через миллиарды лет, когда его энергия начнет иссякать.
