Инженеры в Университете Лихай являются первыми, чтобы использовать один ферментного процесса биоминерализации, чтобы создать катализатор, который использует энергию солнечных лучей в плен, чтобы разделить молекулы воды на водород. Процесс синтеза осуществляется при комнатной температуре и под давлением окружающей среды, преодоления проблемы устойчивости и масштабируемости сообщалось ранее методов.
Солнечный-управляемое расщепление воды является перспективным направлением в области возобновляемых источников энергии на основе экономики. Образовавшийся водород может служить как в качестве транспортного топлива и критического химического сырья для удобрений и химической продукции. Оба этих секторах в настоящее время предоставляют большой доли от общего объема выбросов парниковых газов.
Одна из проблем на обещание солнечной приводом производства энергии, что, в то время как требовалась вода является богатым ресурсом, ранее изученных методов, используют сложные маршруты, требующие экологически вредных растворителей и огромное количество энергии, чтобы производить в больших масштабах. Ущерб и вред окружающей среде сделали эти методы недейственными, как долгосрочное решение.
Сейчас команда инженеров из Университета Лихай использовали подход биоминерализации, чтобы синтезировать оба квантово-размерных наночастиц металлических частиц сульфида и обеспечивающих возможность использования сокращенных оксида графена материал для создания фотокатализатор, который разделяет воды с образованием водорода. Команды представили свои результаты в статье под названием: «ферментативный синтез поддерживаемые диски квантовая точка/восстановленного оксида графена фотокатализаторы» на обложке 7-й августовский выпуск «зеленой химии», журнале Королевского общества химии.
Авторов включают: Стивен Макинтош, профессор в Лихай кафедры химической и биомолекулярной инженерии, вместе с Леей Э. Спенглер, бывший аспирант и Джон Д. Sakizadeh, нынешний аспирант; так же, как Кристофер Дж. Кили, Гарольд Б. палат старший преподаватель в Лихай кафедры материаловедения и инженерии и Джозеф П. Клайн, кандидат студент работает с Кили.
«Наша вода-основанный процесс представляет собой масштабируемое Зеленый маршрут для производства этой перспективной технологии фотокатализатора,» сказал Макинтош, который также является заместителем директора Института Лихай для функциональных материалов и устройств.
За последние несколько лет, группа Макинтош разработал один фермент подход к биоминерализация-процесс, посредством которого живые организмы производить минералы размер контролируемой, квантово-размерных нанокристаллов сульфида металла. В предыдущем сотрудничестве с Кили, лаборатории успешно продемонстрировал первый точно контролировать, биологический способ изготовления квантовых точек. Их одношаговый метод начал с проектированными бактериальных клеток в простом водном растворе и состава функциональных полупроводниковых наночастиц, вообще не прибегая к воздействию высоких температур и токсичных химических веществ. Метод был показан в Нью-Йорк Таймс статье: «Как загадочные бактерии почти дал вам лучший телевизор».
«Другие группы экспериментировали с биоминерализации для химического синтеза наноматериалов», — говорит Шпенглер, ведущий автор и научный сотрудник Принстонского университета. «Задача заключается в достижении контроля над свойствами материалов, таких как размер частиц и степени кристалличности, так что полученный материал может быть использован в энергетике».
Макинтош описывает, как Спенглер сумел настроиться установленного процесса группы биоминерализации, чтобы не только синтезировать наночастицы сульфида кадмия, а также для уменьшения оксида графена, тем более ща уменьшенном виде оксида графена.
«Тогда она смогла связать воедино два компонента, чтобы создать более эффективный фотокатализатор, состоящий из наночастиц поддерживается на восстановленный оксид графена», — говорит Макинтош. «Таким образом ее тяжелой работы и в результате открытие позволило как критические компоненты для фотокатализатора быть синтезированы в зеленой форме».
Работа группы демонстрирует полезность биоминерализации, чтобы понять доброкачественная синтеза функциональных материалов для использования в энергетике.
«Промышленность может рассмотреть вопрос о реализации такого романа путях синтеза в масштабе», — добавляет Кили. «Другие ученые могут также быть в состоянии использовать понятия в данной работе для создания других материалов важнейшее технологическое значение.»
Макинтош подчеркивает потенциал этого перспективного направления, как «Зеленый маршрут, зеленый источник энергии, используя богатые ресурсы».
«Важно признать, что любое практическое решение в озеленение нашего энергетического сектора будет осуществляться в огромных масштабах, чтобы иметь существенного влияния», — добавляет он.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!