光催化光纤将水转化为太阳能     DATE: 2020-04-11 12:31

南安普敦大学的研究人员将光纤转变为光催化微反应器,该反应器利用太阳能将水转化为氢燃料。这项突破性的技术用光催化剂覆盖了微结构化光纤棒(MOFC)的内部,该光催化剂通过光产生氢,可以为广泛的可持续应用提供动力。

南安普敦的化学家,物理学家和工程师已经在ACS Photonics中发表了他们的概念验证,现在将建立更广泛的研究来证明该平台的可扩展性。

MOFC已被开发为高压微流反应器,每个容纳多个毛细管,这些毛细管沿长度方向进行化学反应。

除了从水中产生氢气外,多学科研究小组正在研究将二氧化碳光化学转化为合成燃料。独特的方法论为可再生能源,消除温室气体和可持续化学生产提出了一种潜在可行的解决方案。

化学研究员兼主要作者Matthew Potter博士说:“能够将光活化化学过程与光纤的优异光传播特性结合在一起,具有巨大的潜力。在这项工作中,我们的独特光反应器是21世纪绿色技术的化学工程的理想示例。”

近年来,光纤技术的进步在电信、数据存储和网络潜力中发挥了重要作用。这项最新的研究涉及来自南安普敦光电研究中心(ORC)的专家,该中心是Zepler光子与纳米电子研究所的一部分,致力于利用光纤对光传播的空前控制。

科学家在纤维上涂覆了以钯纳米粒子装饰的氧化钛。这种方法允许涂覆的纤维同时用作主体和催化剂,以甲醇为牺牲试剂,进行连续的间接水分解。

Zepler研究所的研究合著者Pier Sazio博士说:“光纤构成了惊人的40亿公里长的全球电信网络的物理层,目前分叉和扩展的速度超过20马赫,即14,000英尺/ sec。对于这个项目,我们利用ORC上的设施重新利用了这种非凡的制造能力,以制造具有高可伸缩性的微反应器,该微反应器是由纯石英玻璃制成的,具有理想的光学透明性,可用于太阳能光催化。”

美国化学学会(ACS)期刊上的新论文由Matthew领导,还包括化学教授Robert Raja,Alice Oakley和Daniel Stewart,ORC的Pier Sazio博士和Thomas Bradley博士以及工程学的Richard Boardman -VIS X射线成像中心。

该研究基于工程和物理科学研究委员会资助的用于太阳能燃料催化的光子纤维技术(EP / N013883 / 1)的发现。

研究合著者,材料化学与催化教授罗伯特·拉贾(Robert Raja)教授说:“在过去的15年中,我们开创了多功能纳米催化剂设计预测平台的开发,我们很高兴与ORC结成伙伴关系。获得了光子学和催化学的多方面发展。”

论文标题为《Combining Photocatalysis and Optical Fiber Technology toward Improved Microreactor Design for Hydrogen Generation with Metallic Nanoparticles》。