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

 

Поверхность пленки теллурида свинца
Поверхность пленки теллурида свинца

Разминочные викторины по предметам стартовали на Наноолимпиаде
ХIV Всероссийская олимпиада по нанотехнологиям началась. Мы открыли впервые за 13 лет отдельные тесты для школьников по основным предметным направлениям - химии, физике, математике, биологии. Это первые (новые) официальные конкурсы олимпиады, фактически, разминка, дальше будет больше и интереснее...

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»:Динамическое термоодеяло по мотивам кожи кальмара. Газоанализатор на висмутене. Фуллерены для Тиффани. Магнетизм доменной стенки в сегнетоэлектрике или магнитоэлектрическая “сказка наоборот”. 100-летний юбилей академика Исаака Марковича Халатникова. Нобелевская премия 2019.

"Новые нанотехнологии" для "Кванториума"
Новая образовательная программа по основам нанотехнологий разработана для детских технопарков «Кванториум»

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.