Captación de energía solar por medio de carga de separación nanocristales y sus sólidos

El objetivo general de este procedimiento es fabricar nano cristales fotoactivos y películas nano Chrystal. Esto se logra fabricando primero el componente donante de electrones de seleniuro de zinc. El segundo paso es sobrecrecer el seleniuro de zinc con el componente del cetro electrónico de sulfuro de cadmio.

A continuación, el catalizador metálico se deposita en la nanopartícula aceptora donante de sulfuro de cadmio de seleniuro de zinc para la síntesis de películas fotoactivas de nanocristales semiconductores. A continuación, se demuestra la actividad fotográfica de las películas aisladas de seleniuro de zinc, sulfuro de cadmio, sulfuro de cadmio, nanocristales de platino y sulfuro de plomo. Por lo tanto, la principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes es que permite el acoplamiento directo de todos los inorgánicos del absorbedor de luz y el catalizador.

Creemos que este método puede contribuir a la investigación en curso en el campo de la fotocatálisis. Aunque los materiales fabricados se diseñaron principalmente para la producción de hidrógeno, también se pueden aplicar para otras funciones catalíticas, como la reducción de contaminantes orgánicos o la división del agua. Nuestras nanopartículas están diseñadas para facilitar la rápida conversión de la luz solar absorbida en una energía química o eléctrica utilizable.

En consecuencia, las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el desarrollo de materiales tanto fotocatalíticos como fotovoltaicos. Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades debido a la dificultad de sintetizar estas estructuras. Para comenzar la síntesis, coloque ODA en un matraz de tres cuellos con una barra de agitación magnética.

En un matraz aparte, combine el selenio y TOP. Agregue una barra de agitación magnética al matraz. La mezcla de TOP y selenio debe desgasificarse al vacío durante 30 minutos.

A continuación, coloque la mezcla bajo el flujo de Argonne con un tubo de escape de vidrio ancho. Después de calentar el ODA a 300 grados centígrados, inyecte la mezcla de selenio y luego inyecte rápidamente una solución al 10% de dathyl zinc en hexano o tolueno. Reacciona a 265 grados Celsius durante unos cuatro o cinco minutos o hasta que el pico de absorbancia de excitación cambia a una longitud de onda deseada.

En este punto, retire el matraz de la manta calefactora. Una vez que la temperatura del matraz de reacción baje a aproximadamente 60 grados centígrados, agregue cinco mililitros de cloroformo tibio y 12 mililitros de metanol tibio. Divida la reacción entre dos tubos de centrífuga de 15 mililitros que se completan con metanol después de centrifugar durante cinco minutos, vierta la fase líquida roja, disuelva el nano cristal precipitado en cloroformo y repita para el crecimiento de varillas de sulfuro de cadmio.

Combine cantidades premedidas de topo O-D-P-A-H-P-A y óxido de cadmio. En un matraz de tres cuellos. Agregue una barra de agitación magnética para mezclar en un matraz separado que contenga una barra de agitación magnética.

Combine las cantidades premedidas de azufre y TOP Degas, la solución de óxido de cadmio durante 45 minutos a 150 grados Celsius. Mientras tanto, desgasifique la solución TOP durante 45 minutos a 120 grados centígrados. Después de la desgasificación, coloque tanto la solución de óxido de cadmio como la solución TOP.

Bajo el flujo de Argonne con escapes de vidrio anchos, caliente la solución de óxido de cadmio a 380 grados Celsius hasta que el óxido de cadmio se disuelva y la solución sea clara e incolora. Caliente la solución de azufre a 120 grados centígrados hasta que el azufre se disuelva y la mezcla también sea clara e incolora. A continuación, agregue una quinta parte del seleniuro de zinc de la sección anterior a la solución de azufre.

Agregue 2.0 mililitros de TOP a la solución de cadmio y deje que la temperatura se recupere a 380 grados Celsius. A continuación, inyecte la solución de nanocristal de azufre en la solución de cadmio para hacer crecer las varillas. Asegúrese de que la solución se mantenga por encima de los 345 grados centígrados.

Deje que las nano varillas crezcan durante seis a nueve minutos después de iniciar la inyección. Después del crecimiento de la nano varilla, retire el matraz del manto calefactor. Cuanto más tiempo se deje la solución en el fuego, más tiempo crecerán las varillas.

En este punto, el producto debe ser verde y altamente viscoso. Añadir cloroformo para licuar el producto y dividir en dos viales. A continuación, agregue etanol y centrifuga para precipitar los nanocristales después de la centrifugación.

Vierta la fase líquida y disuelva los nano cristales precipitados en cloroformo. Proceda a hacer crecer una punta de platino en un extremo de la nano varilla como se discute en el protocolo escrito. Después del crecimiento del precipitado de la punta de platino y el rojo, disuelva los nanocristales como se indica allí: Para completar la fabricación de las nanopartículas aceptoras del donante de sulfuro de zinc y sulfuro de cadmio.

Los ligandos hidrofóbicos de ácido oleico se intercambian por ligandos hidrofílicos de MUA. Esto permite que una estructura quede suspendida en el agua, lo que facilita su uso en la producción de hidrógeno. Los detalles de este procedimiento también se pueden encontrar en el manuscrito escrito.

La fabricación de películas fotoactivas de nanocristales semiconductores comienza con la síntesis de nanocristales de sulfuro de plomo y el crecimiento de la cubierta de sulfuro de cadmio. Como se detalla en el manuscrito escrito que acompaña a este video, el siguiente paso es lavar a mano el vidrio codificado FTO con detergente y enjuagar con agua desionizada. Sonicar el vidrio en baños sucesivos de metanol, acetona e isopropanol durante cinco minutos cada uno después de la sonicación en seco bajo flujo de argonne.

Coloque el vaso en un baño de tetracloruro de titanio de 75 milimolares en agua desionizada y caliente durante 30 minutos a 70 grados centígrados. Después de enjuagar con agua desionizada, seque el vidrio con flujo de argonne. A continuación, calienta el vaso a 450 grados centígrados en el aire durante una hora.

Una vez que el vidrio se haya enfriado a temperatura ambiente, coloque tres gotas de dióxido de titanio que se haya disuelto en terpal en el centro del lado FTO de los portaobjetos pretratados después de un centrifugado durante seis segundos a 700 RPM y luego un minuto. A 2000 rpm, el deslizamiento se desliza en el aire a 450 grados centígrados hasta que la película se vuelve marrón y luego se aclara. Todos los pasos de recubrimiento por centrifugado se realizan en una guantera Argonne con el dióxido de titanio preparado en los pasos anteriores y el deslizamiento de vidrio girando a 3000 RPM para comenzar, coloque una gota a la vez de los nano cristales de sulfuro de plomo de sulfuro de cadmio previamente preparados en el portaobjetos giratorio, y deje secar, luego coloque 10 gotas de una solución de metanol MPA en el portaobjetos y déjelo girar durante unos segundos.

La superficie no se secará completamente. Lave la superficie con metanol colocando 10 gotas en el portaobjetos. Luego lávelo nuevamente con octane por el mismo método.

Repita estos pasos para cada capa subsiguiente de la película. A Arrodillar la película después de cada tercera capa a 150 grados centígrados durante 15 minutos hasta que la película alcance el espesor deseado. Prepare una solución de acetato de cadmio en metanol en un vaso de precipitados lo suficientemente grande, sumerja completamente la muestra.

A continuación, prepare una solución de sulfuro de sodio no hidratado en metanol, también en un vaso de precipitados lo suficientemente grande como para sumergir completamente la muestra. Sumerja la muestra durante un minuto en el baño de cadmio y enjuague con metanol. A continuación, sumerja la muestra durante un minuto en el baño de azufre y enjuague con metanol.

Repita este proceso hasta que los poros se llenen, generalmente de cuatro a ocho veces. A continuación, se arrodilla la muestra a 150 grados centígrados durante 15 minutos bajo argón. Una vez finalizada la fabricación de la película de nanopartículas, el efecto fotovoltaico es prominente con un voltaje de alrededor de 500 milivoltios con una exposición de un sol a 1,5.

Masas de aire. La evolución de los espectros de absorción y emisión correspondientes a nanocristales de zinc, seleniuro, sulfuro de cadmio y platino. Durante cada paso de la síntesis se muestra aquí.

Los picos absorbentes se expresan a aproximadamente 350 nanómetros y 450 nanómetros característicos del sulfuro de cadmio, ex transiciones cínicas. En este punto, el nanocristal muestra más notablemente el inicio de un pico de fluorescencia a unos 550 nanómetros. Esta característica de fluorescencia es el resultado de la desintegración exciónica admisiva a través de la interfase de sulfuro de cadmio de seleniuro de zinc.

Esta fluorescencia entre dominios de tipo dos se apaga luego por el crecimiento de la punta de platino debido a la rápida inyección del electrón deslocalizado en la fracción de metal. Esta separación de carga ultrarrápida permite la utilización del electrón para la reducción fotocatalítica del agua. A continuación, se añaden ligandos MUA hidrófilos para facilitar la eliminación del agujero del dominio de seleniuro de zinc.

Aumento de la estabilidad al inhibir la oxidación del núcleo semiconductor, lo que permite la producción sostenida de hidrógeno solar. Como resultado de la eliminación de agujeros, los ligandos orgánicos se vuelven susceptibles a la fotodegradación, pero esto puede mitigarse simplemente mediante la adición de ligandos frescos. Por lo tanto, la introducción de ligandos hidrofílicos no solo hace que el nanocristal sea soluble en agua, sino que también ajusta la energía del sistema para proteger la nanoestructura a costa de los tensioactivos orgánicos económicos y fáciles de reemplazar.

Aquí se muestra una imagen de microscopio electrónico de transmisión del núcleo y la capa de sulfuro de plomo, nanocristales de sulfuro de cadmio que muestra que el sulfuro de cadmio se infiltra uniformemente alrededor del núcleo de sulfuro de plomo. Se muestra que los nanocristales sólidos están relativamente libres de poros. En esta imagen de microscopio electrónico de barrido que muestra la sección transversal de un dispositivo, un resultado del crecimiento de la capa que se puede observar es un desplazamiento hacia el azul en los picos de absorbancia y emisión.

Este cambio se atribuye a la contracción del núcleo de sulfuro de plomo a medida que los iones de cadmio se infiltran más en el núcleo. También se puede ver un gran aumento en la emisión debido al mayor confinamiento cuántico proporcionado por la capa de sulfuro de cadmio. La capa de sulfuro de cadmio no solo aumenta la emisión, sino que también protege el núcleo.

La capa de sulfuro de cadmio aumenta la estabilidad térmica del sólido hasta casi 200 grados Celsius, unos 50 grados Celsius más que un sulfuro de plomo. Nano cristales sólidos solos. Al intentar este procedimiento, es importante recordar monitorear de cerca el crecimiento de los cristales en la síntesis del núcleo de seleniuro de zinc.

Además, asegúrese de que la temperatura no caiga por debajo de los 345 grados centígrados en la síntesis de varillas de sulfuro CAD de seleniuro de zinc. Después de ver este video, debe comprender cómo crear materiales fotoactivos, tanto en solución como en forma de películas delgadas. No olvide que trabajar con productos químicos como TMS y metales pesados puede ser extremadamente peligroso y siempre se deben tomar precauciones como la ventilación adecuada y el uso de equipo de protección al realizar este procedimiento.