קצירת אנרגיה סולארית באמצעות תשלום פרדת Nanocrystals והמוצק שלהם

המטרה הכוללת של הליך זה היא לייצר גבישי ננו אקטיביים וסרטי ננו קריסטל. זה מושג על ידי ייצור ראשון של רכיב תורם האלקטרונים אבץ סלניד. השלב השני הוא לגדל אבץ סלניד עם רכיב השרביט האלקטרוני קדמיום גופרתי.

לאחר מכן, זרז המתכת מופקד על ננו-חלקיק תורם תורם קדמיום גופרתי האנקה, הסינתזה של סרטי פוטו אקטיביים של גבישי ננו מוליכים למחצה. מורכב ממערכי ננו קריסטל עופרת גופרתית המשובצים במטריצת קדמיום גופרתי מודגמת בסופו של דבר פעילות הצילום של שני אבץ סלניד מבודד, קדמיום גופרתי, ננו גבישי פלטינה וסרטי קדמיום גופרתי עופרת. אז היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני השיטות הקיימות הוא שהיא מאפשרת צימוד ישיר של כל האורגנים של בולם האור והזרז.

אנו מאמינים ששיטה זו יכולה לתרום למחקר המתמשך בתחום הפוטו-קטליזה. למרות שחומרים מיוצרים תוכננו בעיקר לייצור מימן, ניתן ליישם אותם גם לפונקציות קטליטיות אחרות כגון הפחתת מזהמים אורגניים או פיצול מים. הננו-חלקיקים שלנו נועדו להקל על המרה מהירה של אור השמש הנספג לאנרגיה כימית או חשמלית שמישה.

כתוצאה מכך, ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על פיתוח חומרים פוטו-קטליטיים ופוטו-וולטאיים כאחד. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו בגלל הקושי לסנתז מבנים אלה. כדי להתחיל בסינתזה, הנח ODA בבקבוק בעל שלושה צווארים עם מוט ערבוב מגנטי.

בבקבוק נפרד, שלבו סלניום ו- TOP. הוסף מוט ערבוב מגנטי לבקבוק. התערובת של TOP וסלניום צריכה להיות Degas תחת ואקום למשך 30 דקות.

לאחר מכן הכניסו את התערובת לזרימת ארגון עם פליטת זכוכית רחבה. לאחר חימום ה-ODA ל-300 מעלות צלזיוס, הזריקו את תערובת הסלניום ולאחר מכן הזריקו במהירות תמיסה של 10% של אבץ דתיל בהקסאן או טולואן. הגיב ב-265 מעלות צלזיוס למשך כארבע עד חמש דקות או עד ששיא ספיגת העירור עובר לאורך הגל הרצוי.

בשלב זה, הסר את הבקבוק ממעטפת החימום. לאחר שטמפרטורת בקבוק התגובה יורדת לכ-60 מעלות צלזיוס, הוסיפו חמישה מיליליטר כלורופורם חם ו -12 מיליליטר מתנול חם. פצלו את התגובה בין שני צינורות צנטריפוגה של 15 מיליליטר עם מתנול לאחר צנטריפוגה במשך חמש דקות, שפכו את השלב הנוזלי באדום, ממיסים את הננו קריסטל המשקע בכלורופורם וחזרו על הפעולה לצמיחה של מוטות קדמיום גופרתי.

שלב כמויות מדודות מראש של טופו O-D-P-A-H-P-A ותחמוצת קדמיום. בבקבוק בעל שלושה צווארים. הוסף מוט ערבוב מגנטי לערבוב בבקבוק נפרד המכיל מוט ערבוב מגנטי.

שלב כמויות מדודות מראש של גופרית ו- TOP Degas את תמיסת תחמוצת הקדמיום למשך 45 דקות בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס. בינתיים, Degas את תמיסת ה- TOP למשך 45 דקות ב -120 מעלות צלזיוס. לאחר הסרת הגז, הניחו גם את תמיסת תחמוצת הקדמיום וגם את תמיסת ה- TOP.

תחת זרימת ארגון עם פליטות זכוכית רחבות מחממים את תמיסת תחמוצת הקדמיום ל -380 מעלות צלזיוס עד להמסת תחמוצת הקדמיום והתמיסה צלולה וחסרת צבע. מחממים את תמיסת הגופרית ל-120 מעלות צלזיוס עד להמסת הגופרית וגם התערובת צלולה וחסרת צבע. לאחר מכן, הוסף חמישית מסלניד האבץ מהסעיף הקודם לתמיסת הגופרית.

הוסף 2.0 מיליליטר TOP לתמיסת הקדמיום ותן לטמפרטורה להתאושש ל -380 מעלות צלזיוס. לאחר מכן הזרקו את תמיסת ננו גביש הגופרית לתמיסת הקדמיום כדי לגדל מוטות. ודא שהתמיסה נשארת מעל 345 מעלות צלזיוס.

אפשר למוטות הננו לגדול במשך שש עד תשע דקות לאחר תחילת ההזרקה. לאחר צמיחת מוט ננו, הסר את הבקבוק ממעטפת החימום. ככל שהתמיסה נשארת זמן רב יותר על האש, כך המוטות יגדלו זמן רב יותר.

בשלב זה, המוצר צריך להיות ירוק וצמיג מאוד. הוסף כלורופורם כדי להנזיל את המוצר ופצל לשני בקבוקונים. לאחר מכן, הוסף אתנול וצנטריפוגה כדי לזרז את גבישי הננו לאחר צנטריפוגה.

יוצקים את השלב הנוזלי ואדום ממיסים את גבישי הננו המשקעים בכלורופורם. המשך לגדל קצה פלטינה על קצה אחד של מוט הננו כפי שנדון בפרוטוקול הכתוב. לאחר צמיחת קצה הפלטינה משקעים ואדום ממיסים את גבישי הננו לפי ההוראות שם כדי להשלים את הייצור של תא האבץ ואני ננו-חלקיקים מקבלים תורם קדמיום גופרתי.

ליגנדים של חומצה אולאית הידרופובית מוחלפים בליגנדים הידרופיליים של MUA. זה מאפשר לתלות מבנה במים, מה שמקל על השימוש בו בייצור מימן. את הפרטים על נוהל זה ניתן למצוא גם בכתב היד הכתוב.

ייצור סרטי פוטו אקטיביים של גבישי ננו מוליכים למחצה מתחיל בסינתזה של גבישי ננו עופרת גופרתית וצמיחה של מעטפת קדמיום גופרתי. כפי שמפורט בכתב היד הכתוב המלווה את הסרטון הזה, השלב הבא הוא לשטוף ידנית את הזכוכית המקודדת FTO עם חומר ניקוי ולשטוף במים נטולי יונים. סוניקציה של הזכוכית באמבטיות עוקבות של מתנול, אצטון ואיזופרופנול למשך חמש דקות כל אחת לאחר ייבוש סוניקציה תחת זרימת ארגון.

מניחים את הכוס באמבט של 75 מילי-מולרי טיטניום טטרכלוריד במים נטולי יונים ומחממים במשך 30 דקות בחום של 70 מעלות צלזיוס. לאחר שטיפה במים נטולי יונים, יש לייבש את הכוס בזרימת ארגון. לאחר מכן מחממים את הכוס ל -450 מעלות צלזיוס באוויר למשך שעה.

לאחר שהכוס התקררה לטמפרטורת החדר, הניחו שלוש טיפות של טיטניום דו חמצני שהומס בטרפל במרכז צד ה-FTO של השקופיות שטופלו מראש לאחר סיבוב במשך שש שניות ב-700 סל"ד ולאחר מכן דקה אחת. ב-2000 סל"ד ההחלקה באוויר ב-450 מעלות צלזיוס עד שהסרט הופך לחום ואז מתבהר. כל שלבי ציפוי הסיבוב מבוצעים בתא כפפות ארגון כאשר הטיטניום דו חמצני שהוכן בשלבים הקודמים ומגלשת זכוכית מסתובבת ב-3000 סל"ד כדי להתחיל, הנח טיפה אחת בכל פעם של גבישי ננו קדמיום גופרתי שהוכנו בעבר על המגלשה המסתובבת, והניח להתייבש לאחר מכן הניחו 10 טיפות של תמיסת מתנול MPA על השקופית ותנו לה להסתובב מספר שניות.

המשטח לא יתייבש לחלוטין. שוטפים את המשטח במתנול על ידי הנחת 10 טיפות על השקופית. ואז לשטוף אותו שוב עם אוקטן באותה שיטה.

חזור על שלבים אלה עבור כל שכבה עוקבת של סרט הצילום. כריעה של הסרט לאחר כל שכבה שלישית בחום של 150 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות עד שהסרט מגיע לעובי הרצוי. הכינו תמיסה של קדמיום אצטט במתנול בכוס גדולה מספיק, טבלו לחלוטין את הדגימה.

לאחר מכן הכינו תמיסה של נתרן גופרתי שאינו הידרט במתנול, גם בכוס גדולה מספיק כדי להטביע לחלוטין את הדגימה. טבלו את הדגימה למשך דקה אחת באמבט הקדמיום ושטפו עם מתנול. לאחר מכן טבלו את הדגימה למשך דקה אחת באמבט הגופרית ושטפו במתנול.

חזור על תהליך זה עד שהנקבוביות מתמלאות, בדרך כלל ארבע עד שמונה פעמים. לאחר מכן כרע את הדגימה ב-150 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות מתחת לארגון. עם השלמת ייצור סרט הננו-חלקיקים, האפקט הפוטו-וולטאי בולט במתח של כ-500 מילי-וולט בחשיפה של שמש אחת ב-1.5.

המוני אוויר. האבולוציה של ספקטרום הספיגה והפליטה המתאים לגבישי אבץ, סלניד, קדמיום גופרתי וננו פלטינה. במהלך כל שלב בסינתזה מוצג כאן.

שיאי הספיגה מתבטאים בכ-350 ננומטר ו-450 ננומטר האופייניים לקדמיום גופרתי, מעברים אקס-ציוניים. בשלב זה, גביש הננו מציג באופן בולט את תחילתו של שיא פלואורסצנטי בכ-550 ננומטר. תכונת הקרינה הזו היא תוצאה של דעיכה אקס-ציונית על פני ממשק האבץ סלניד קדמיום גופרתי.

פלואורסצנציה בין-תחומית מסוג שני זה מרווה לאחר מכן על ידי צמיחת קצה הפלטינה עקב הזרקה מהירה של האלקטרון הלא מקומי לחלק המתכת. הפרדת מטען מהירה במיוחד זו מאפשרת ניצול של האלקטרון להפחתת מים פוטו-קטליטית. לאחר מכן מתווספים ליגנדים הידרופיליים של MUA כדי להקל על הסרת החור מתחום האבץ סלניד.

הגברת היציבות על ידי עיכוב חמצון של ליבת המוליכים למחצה, מה שמאפשר ייצור מתמשך של מימן סולארי. כתוצאה מניקוי חורים, הליגנדים האורגניים הופכים רגישים לפירוק צילום, אך ניתן פשוט להפחית זאת על ידי הוספת ליגנדים טריים. לפיכך, הכנסת ליגנדים הידרופיליים לא רק הופכת את המים של גביש הננו למסיסים, אלא גם מתאימה את האנרגטיקה של המערכת כדי להגן על מבנה הננו במחיר של חומרים פעילי שטח אורגניים זולים וקלים להחלפה.

מוצגת כאן תמונה של מיקרוסקופ אלקטרונים שידור של הליבה והמעטפת של עופרת גופרתית, ננו גבישי קדמיום גופרתי המראה כי הקדמיום גופרתי חודר באופן שווה סביב ליבת העופרת הגופרתית. מוצק הננו גבישים מוצק הוכח כנטול נקבוביות יחסית. בתמונה זו של מיקרוסקופ אלקטרונים סורק המציגה את חתך הרוחב של מכשיר, אחת התוצאות של צמיחת הקליפה הנצפית היא שינוי כחול הן בשיאי הספיגה והן בשיאי הפליטה.

שינוי זה מיוחס להתכווצות ליבת העופרת גופרתית ככל שיוני הקדמיום חודרים הלאה לתוך הליבה. ניתן לראות עלייה גדולה בפליטה גם בשל הכליאה הקוונטית המשופרת שמספקת מעטפת הקדמיום הגופרתי. שכבת הקדמיום גופרתי לא רק מגבירה את הפליטה, היא גם מגנה על הליבה.

שכבת הקדמיום גופרתי מגבירה את היציבות התרמית של המוצק עד כמעט 200 מעלות צלזיוס, כ-50 מעלות צלזיוס יותר מעופרת גופרתית. גבישי ננו מוצקים לבדם. בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לעקוב מקרוב אחר צמיחת הגבישים בסינתזה של ליבת האבץ סלניד.

כמו כן, ודא שהטמפרטורה לא יורדת מתחת ל-345 מעלות צלזיוס בסינתזה של מוט גופרתי אבץ סלניד CAD. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין כיצד ליצור חומרים פעילים לצילום, הן בתמיסה והן בצורה של סרטים דקים. אל תשכח שעבודה עם כימיקלים כגון TMS ומתכות כבדות עלולה להיות מסוכנת ביותר ויש לנקוט תמיד באמצעי זהירות כגון אוורור נאות ושימוש בציוד מגן בעת ביצוע הליך זה.