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

 

Матрикс
Матрикс

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Наноструктуры в природе. Крылья ночной бабочки – акустические метаматериалы. Доменный зигзаг: новый поворот в теории микромагнетизма. Новый материал для оптических терагерцовых элементов. Водород в графине. Следопыты сверхбыстрых процессов: определение длительности световой пули. Нобелевская премия 2022.

Наносистемы: физика, химия, математика (2022, Т. 13, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume13/13-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

7-9 октября - Фестиваль НАУКА 0+ в Москве
7-9 октября в Москве будут проходить мероприятия в рамках Всероссийского фестиваля НАУКА 0+ — одного из крупнейших просветительских проектов в области популяризации науки в мире и одного из ключевых событий в рамках Десятилетия науки и технологий.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.