Des chercheurs du Boston College ont testé leur conception Nanonet en tant que plate-forme pour des applications d'énergie propre. Plus récemment, revêtir le noyau de disiliciure de titane hautement conducteur (a) avec de l'hématite, la forme minérale de l'oxyde de fer, ou de la rouille, considérablement amélioré les performances du matériau à son état fondamental. L'image de microscopie électronique à transmission (b) montre la complexité structurelle du Nanonet et des images supplémentaires (c) détaillent l'espacement du Nanonet d'hématite, ainsi que le diagramme de diffraction électronique de l'hématite (coin inférieur droit). Crédit :Journal de l'American Chemical Society
Le revêtement d'un réseau de fils minuscules appelés Nanonets avec de l'oxyde de fer - plus communément appelé rouille - crée une plate-forme économique et efficace pour le processus de fractionnement de l'eau, une science émergente des carburants propres qui récupère l'hydrogène de l'eau, Les chercheurs du Boston College rapportent dans l'édition en ligne du Journal de l'American Chemical Society .
Le professeur adjoint de chimie Dunwei Wang et son laboratoire d'énergie propre ont été les pionniers du développement des nanonets en 2008 et ont depuis montré qu'ils constituent une nouvelle plate-forme viable pour un certain nombre d'applications énergétiques en raison de la surface accrue et de la conductivité améliorée de l'échelle nanométrique. filet en disiliciure de titane, un semi-conducteur facilement disponible.
Wang et son équipe rapportent que le revêtement des Nanonets avec de l'hématite, la forme minérale abondante de l'oxyde de fer, a montré que le minéral pouvait absorber la lumière efficacement et sans les dépenses supplémentaires liées à l'amélioration du matériau avec un catalyseur dégageant de l'oxygène.
Les résultats découlent directement de l'introduction de la plateforme Nanonet, a dit Wang. Bien que construit avec des fils 1/400e de la taille d'un cheveu humain, Les nanonets sont hautement conducteurs et offrent une surface importante. Ils jouent le double rôle de support structurel et de collecteur de charge efficace, permettant une conversion maximale des photons en charge, a dit Wang.
"Des recherches récentes ont montré que l'utilisation d'un catalyseur peut augmenter les performances de l'hématite, " a déclaré Wang. " Ce que nous avons montré est la performance potentielle de l'hématite à son niveau fondamental, sans catalyseur. En utilisant cette structure Nanonet unique, nous avons jeté un nouvel éclairage sur les capacités de performance fondamentales de l'hématite dans le fractionnement de l'eau."
A lui seul, l'hématite fait face à des limites naturelles dans sa capacité à transporter une charge. Un photon peut être absorbé, mais n'a nulle part où aller. En lui donnant une structure et une conductivité ajoutée, les capacités de transport de charge de l'hématite augmentent, dit Wang. fractionnement de l'eau, une réaction chimique qui sépare l'eau en oxygène et hydrogène gazeux, peut être déclenché en faisant passer un courant électrique dans l'eau. Mais ce processus est coûteux, des gains d'efficacité et de conductivité sont donc nécessaires pour faire de la division de l'eau à grande échelle une source économiquement viable d'énergie propre, a dit Wang.
"Le résultat met en évidence l'importance du transport de charge dans les systèmes à base de semi-conducteurs
fractionnement de l'eau, notamment pour les matériaux dont les performances sont limitées par une mauvaise diffusion des charges, " les chercheurs rapportent dans le journal. " Notre conception introduit des composants matériels pour fournir une voie de transport de charge dédiée, atténue la dépendance aux propriétés intrinsèques des matériaux, et a donc le potentiel d'élargir considérablement où et comment divers matériaux existants peuvent être utilisés dans des applications liées à l'énergie."
