原子力显微镜探针展现了涂覆了金属镍的单晶硅界面上的纳米级视图。
据scitechdaily.com网站10月8日报导，美国俄勒冈大学的研讨人员发现，纳米催化剂的尺度越小，对太阳能-化学燃料转化设备更有利。相关研讨成果刊登于《天然·资料》杂志。研讨人员用原子力显微镜实时观测了纳米级催化剂在半导体中搜集光激起电荷的状况。结果表明，当催化剂的尺度缩小到100纳米以下时，搜集被激起的正电荷（空穴）比搜集被激起的负电荷（电子）更有用。这可以阻断两者的从头结合，然后进步体系功率。俄勒冈大学教授Shannon W. Boettcher以为，该研讨对光解水，以及运用二氧化碳制备水基燃料等十分有意义。他说：“咱们发现了一个规划准则，受界面物理学效果，缩小催化剂尺度，可以进步功率。咱们的技能可以以纳米级分辨率调查激起态电荷的活动，这触及了运用催化资料和半导体元件制作氢气的设备。咱们可以贮存氢气，然后在没有阳光的时分运用。”
Boettcher团队开发了一种模型体系，体系中包括精密的单晶硅晶片，晶片外表掩盖有不同尺度的金属镍纳米颗粒。硅可以吸收阳光，并发生激起的正电荷和负电荷。随后，纳米镍能挑选性地搜集正电荷，加快其与水分子中电子的反响，从而将它们分脱离。
此前，Boettcher以为研讨人员只能测定覆镍单晶硅外表的光致均匀电流和均匀电压。为了有更深化的研讨，Boettcher团队与Bruker Nano Surfaces展开了协作。凭借后者供给的探针原子力显微镜，Boettcher等调查到了具体的界面微观描摹，并经过测定电压记录了空穴的构成。Boettcher说，纳米镍颗粒外表氧化后会构成屏障效果，这十分要害。它可以阻挠带负电荷的电子流向催化剂，并消除带正电荷的空穴。早在几十年前，就有研讨人员猜测，固态器材中或许呈现这样的“夹止”效应。但是，在制备燃料的光电化学体系中，研讨人员从未直接调查到这种现象。
论文榜首作者、Boettcher实验室成员Forrest Laskowski说：“这项新技能有望成为纳米电化学研讨的通用办法。咱们的研讨成果有助于加深业界对光电化学储能技能的了解。燃料电池、生物膜等许多范畴都将因而获益。”
科界原创
编译：雷鑫宇 ‘
审稿：阿淼
责编：张梦
期刊来历：《天然·资料》
期刊编号：1476-1122
原文链接：
https://scitechdaily.com/devices-that-make-fuel-from-sunlight-more-efficiently-possible-with-nanoparticle-discovery-from-electrode-fitted-microscope/
