Real-time röntgenanalyse laat zien hoe milieuvriendelijke kwantumstippen fotovoltaïsche waterstofproductie stimuleren

Een onderzoeksteam heeft het syntheseprincipe van milieuvriendelijke ternaire kwantumstippen geïdentificeerd die onschadelijk zijn voor het menselijk lichaam. Met behulp van deze technologie hebben ze een zeer efficiënte, fotovoltaïsche gebaseerde waterstofproductietechnologie ontwikkeld.

De studie is gepubliceerd in het dagboek Geavanceerde wetenschap. Het team werd geleid door professoren Yang Ji-Woong en in SU-IL van het Department of Energy Science and Engineering bij DGIST, door middel van gezamenlijk onderzoek met Dr. Ahn Hyung-Joo van Pohang Accelerator Laboratory.

Het onderzoeksteam was het eerste ter wereld die het synthesemechanisme van koper -indiumsulfide (CUINS₂) identificeerde, een ternair halfgeleidermateriaal dat geen zware metalen bevat. Door dit mechanisme precies te regelen, ontwikkelden ze ook een foto -elektrochemisch apparaat dat in staat is om waterstof te produceren met behulp van zonlicht. Met name heeft dit op kwantum gebaseerde apparaat aanzienlijke aandacht getrokken voor het bereiken van het hoogste niveau van waterstofproductieactiviteit tot op heden tussen milieuvriendelijke kwantumstippensystemen.

Kwantumstippen zijn ultra-kleinste halfgeleiderdeeltjes die een paar nanometer in grootte meten. Het zijn belangrijke materialen in technologieën zoals displays, zonnecellen, fotosensoren en waterstofproductie vanwege hun uitstekende vermogen om licht te absorberen en uit te zenden. Conventionele kwantumstippen hebben echter een groot nadeel: ze bevatten vaak zware metalen, zoals cadmium en lood, die schadelijk zijn voor zowel het menselijk lichaam als het milieu.

Op Cuins₂ gevestigde ternaire kwantumstippen, waarop het onderzoeksteam zich concentreerde, zijn veilig voor zowel de menselijke gezondheid als het milieu omdat ze geen zware metalen bevatten. Hun syntheseproces is echter moeilijk te controleren vanwege de complexe structuur, die de gelijktijdige reactie van drie elementen omvat. Door geavanceerde analytische technieken te gebruiken, inclusief realtime röntgenverstrooiingsanalyse, ontdekte het team het precieze mechanisme waarmee kwantumstippen worden gevormd.

Op basis van hun bevindingen stelde het onderzoeksteam een ​​synthesemethode voor die precies de grootte en structuur van kwantumstippen regelt. Ze ontwikkelden ook een zeer efficiënt apparaat dat zonlicht gebruikt om waterstof van water te scheiden, met behulp van deze kwantumstippen. Dit apparaat trekt de aandacht als een veelbelovende kandidaat voor toekomstige waterstofergetechnologie.

“Dit is een belangrijke prestatie die de mogelijkheid aantoont om milieuvriendelijke kwantumstippen te synthetiseren met uitstekende eigenschappen op basis van hun synthesemechanisme,” zei prof. Yang. “We verwachten dat deze technologie wordt toegepast op verschillende opto -elektronische apparaten van halfgeleider, zoals displays, fotosensoren en zonnecellen, evenals in toekomstige waterstofproductiesystemen.”