Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рисунок 1. Схема поперечного сечения листовой пластинки.

Рисунок 2. Изображение СЭМ поверхности листа ветреницы виноградолистной.

Рисунок 3. Изображение СЭМ различных частей неорганического листа, полученного по образу и подобию ветреницы.

Рисунок 4. Продукция водорода в 20% водном растворе метанола под действием УФ и видимого света. Слева: три линии вверху - данные для трех разных "листьев" из диоксида титана, допированного азотом, зеленая линия - коммерческий P25-TiO2, розовая линия - неструктурированный диоксид титана. Справа: черная линия - одна из трех верхних линий с предыдущей картинки, красная линия - тот же лист после осаждения на него частиц платины.

Рисунок 5. Общая схема синтеза водорода в искусственном листе.

Искусственные неорганические листья

Ключевые слова:  альтернативная энергия, водород, диоксид титана, фотосинтез

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

17 апреля 2010


Использование солнечного света для разложения воды и получения водородного топлива - один из наиболее многообещающих путей освобождения человечества от нефтяной зависимости. Так получилось, что живая природа уже издала наглядное пособие по разложению воды при помощи солнечной энергии. А группа ученых из Китая, США и Японии постаралась воспользоваться этим пособием.

Все знают, как выглядит лист растения. Многие, возможно, даже помнят картинки из учебника биологии, изображающие срез листа и его строение. Те же, кто забыл, могут освежить память, взглянув на рисунок 1. Видите, как удачно расположены все составляющие? Клетки эпидермиса работают как собирающие линзы, направляя свет в глубину листа. Вытянутые, плотно расположенные клетки столбчатого мезофилла не препятствуют прохождению света в нижние слои. Клетки губчатого мезофилла имеют неправильную форму и расположены в беспорядке, благодаря чему свет рассеивается во все стороны и в итоге поглощается с большой эффективностью. На рисунке 2 приведена микрофотография поверхности листовой пластинки ветреницы виноградолистной, вдохновившей ученых.

Оксид титана TiO2 хорошо известен как фотокатализатор для получения водорода. Исследователи решили смастерить из диоксида титана «неорганический лист» в надежде, что такая структура улучшит его фотокаталитические свойства. Для этого сначала настоящий лист пропитывали растворами хлорида титана и тетрабутил титаната, а затем сушили и отжигали при 500 °C. При этом органическая матрица разлагалась и получался каркас из частиц TiO2, допированных азотом (так как азот находится в живом организме в больших количествах). Однако добавки азота оказались только на руку исследователям, так как смещали фотокаталитическую активность частиц в область видимого света. На рисунке 3 показаны некоторые элементы получившегося слепка. Красота, да и только. Но что там насчет синтеза водорода?

В чистой воде продукция водорода была очень неэффективной. Это можно объяснить как тем, что фотогенерированные электроны и дырки взаимодействуют друг с другом вместо того, чтобы восстанавливать водород, так и обратной реакцией между полученными водородом и кислородом с образованием воды. Да, не только внешняя форма листа обеспечивает эффективную продукцию водорода – оказывается-то, что роль переносчиков заряда очень существенна! Добавив к воде метанол (до 20%), исследователи добились заметного выхода водорода (рисунок 4a). Дело пошло еще лучше после того, как на поверхности искусственного листа были осаждены наночастицы платины (рисунок 4b). В общем виде процесс получения водорода в искусственном листе представлен на рисунке 5.

Работа «Artificial Inorganic Leafs for Efficient Photochemical Hydrogen Production Inspired by Natural Photosynthesis» опубликована в Advanced Materials.


Источник: Wiley InterScience



Комментарии
А что затраты энергии будут меньше, чем при хорошо известном разложении воды? Ведь используется "дармовая" энергия солнца?
Трусов Л. А., 18 апреля 2010 00:56 
это опять вопрос от семиклассников в пустоту, или надо что-то отвечать?
Владимир Владимирович, 18 апреля 2010 08:47 

"Продукция водорода" - это Вы новомодно, конечно, пишете, мудрственно.


А про семиклассников и пустоту:

А то иной раз некоторые рекомендуют читать что-нибудь, но ... в предложенном далеко ни всегда удаётся разобраться. Многого не знаем. И ... уныние, уныние. (Семиклассники)

...в тексте Шантидевы «Бодхичарья-аватара» говорится: «Даже маленькое насекомое, такое как муха, обладает потенциалом достижения состояния Будды». Поэтому никто из нас не должен впадать в уныние, мы все должны прилагать усилия на пути. (Далай-лама)

Для меня вопрос Ангелины Валерьевны звучит примерно так: "А затраты энергии на разложение воды на водород и кислород будут меньше, чем затраты энергии для хорошо известного разложения воды на водород и кислород?"

Что имелось в виду?
Палии Наталия Алексеевна, 18 апреля 2010 14:43 
"Продукция водорода" - по-видимому, это дословный перевод cловосочетания "hydrogen production"...,которое возможно перевести как "получение водорода"

Еще одна интересная публикация про листья в.....
Physical Review Focus - вернее о прожилках листьев, в структуре которых должны быть петли, наличие которых могло бы обеспечивать подвод питательных веществ ко всем частям листа в случае его повреждения. - "The results are relevant not only to biology but also to constructed networks that distribute goods over roads or electrical power over wires"
Нашла в тексте:
- разложение воды;
- получение топлива;
- получение водорода;
- синтез водорода;
- продукция водорода;
- полученный водород;
- выход водорода;
- процесс получения водорода.

Претензий именно к "продукции" не поняла. Вы такого слова не знаете, или вам кажется, что слово "продукция" передает смысл недостаточно точно, и что нужно каждый раз до посинения говорить "получение, получение, получение" - не используя всё богатство русского языка?

Владимир Владимирович, почему вы считаете, что "продукция" - это какое-то новомодное слово? Словарь Ушакова пишет, что в значении "процесс производства" это слово даже, наоборот, несколько устарело.
Владимир Владимирович, 19 апреля 2010 02:12 
Светлана Владимировна,
Постараюсь ответить на Ваш вопрос:
Слово "продукция" в значении "производство" устарело. Соответственно, на мой взгляд, словосочетание "продукция водорода" имеет нежелательную смысловую нагрузку как что-то произведенное собственно водородом (как "продукция завода") с ассоциациями в термоядерный синтез .

А "новомодное" - потому что существует тенденция заковеркивать иностранные слова на русский лад с умным видом - "мастхавчики албанизации".
(Я не подразумевал это по отношению к Льву Артемовичу - в его случае, вероятно имела место "диверсификация синонимов" )
Спасибо за разъяснения, Владимир Владимирович Теперь я поняла, в каком месте у вас возникла сложность с пониманием написанного.
Владимир Владимирович, 22 апреля 2010 16:32 
Светлана Владимировна, мерси за дискуссию ньюансов когнитивных диссонансов дискурса.
Мне кажется, надо говорить "дискуссия о нюансах", вроде бы такое согласование...
Владимир Владимирович, 23 апреля 2010 15:15 
"Дискуссия (от лат. discussio — рассмотрение, исследование), обсуждение какого-либо спорного вопроса..." (Википедиа).
То есть два варианта - обсуждение чего-либо или рассуждение о чем-то.
Первый в контексте аподиктической дискуссии (подразумеваемой автором ).
А второй вариант более уместен для диалектической, эристической и тем более (надеюсь, совсем не наш случай ) софистической дискуссии.

Но, самое главное, "дискуссия о нюансах" приятнее фонетически

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

3D-printing
3D-printing

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

Пять медалей завоевали российские школьники на Международной физической олимпиаде
Стали известны итоги 50-й Международной физической олимпиады для школьников, которая проходила в Тель-Авиве (Израиль). Российская сборная завоевала в состязаниях 4 золотые и одну серебряную медаль.

Поступление в совместный российско-китайский Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
В июле 2019 года в МГУ имени М.В. Ломоносова проходит набор учащихся на программы МГУ, реализуемые в Университете МГУ-ППИ в Шэньчжэне. Поступление в совместный университет – это возможность учиться в самом быстроразвивающемся городе мира на русском языке у ведущих преподавателей МГУ по самым современным программам, получить образование мирового уровня и дипломы сразу двух университетов, овладев китайским языком. Для поступления в совместный университет не требуется владения китайским языком. Прием документов и экзамены проходят на территории МГУ. Абитуриенты имеют право поступать одновременно в МГУ имени М.В. Ломоносова и МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.