حصاد الطاقة الشمسية من وسائل البلورات النانوية المسؤول فصل المواد الصلبة وتلك
Summary
ويرد الاستراتيجية العامة لتنمية المسؤول عن فصل المركبات النانوية أشباه الموصلات الانتشار لإنتاج الطاقة الشمسية. علينا أن نظهر أن الجمعية المجالات النانوية المانحين متقبل في الهندسة جسيمات متناهية الصغر واحد يؤدي إلى وظيفة بهوتوكاتاليتيك، في حين يمكن استخدام بالجملة heterojunctions من الجهات المانحة متقبل الأفلام النانوية لتحويل الطاقة الضوئية.
Abstract
مشاركا في مختلف المواد أشباه الموصلات مركب النانو واحد يوفر وسائل الاصطناعية لتطوير المواد البصرية الالكترونية التي تقدم الرواية عنصر تحكم متفوقة على التوزيع المكاني للحاملات الشحنة عبر واجهات المادية. كما توضح هذه الدراسة، يمكن لمزيج من المانحين متقبل المجالات (NC) النانوية في جسيمات متناهية الصغر واحد يؤدي إلى تحقيق كفاءة المواد 1-5 بهوتوكاتاليتيك، في حين أن الطبقات الجمعية من الجهات المانحة ومتقبل مثل البلورات النانوية الأفلام تثير الضوئية المواد.
في البداية ورقة تركز على تركيب البلورات النانوية غير العضوية المشتركة، التي تضم ZnSe مكدسة خطيا، والأقراص المدمجة، وحزب العمال المجالات، بما يعزز بشكل مشترك photoinduced فصل تهمة. وتستخدم هذه الهياكل في المحاليل المائية لتحفيز ضوئي من الماء تحت أشعة الشمس، مما أدى إلى إنتاج الغاز 2 H. لتعزيز فصل من photoinducedالتهم، يتم استخدام التشكل nanorod مع الانحدار الخطي منشؤها من حقل كهربائي الجوهرية 5. هي الأمثل ثم علم الطاقة بين المجال لدفع الإلكترونات photogenerated نحو موقع حزب العمال الحفاز في حين طرد ثقوب على سطح المجالات ZnSe لتجديد الذبيحه (عن طريق الميثانول). هنا نظهر أن السبيل الوحيد الفعال لإنتاج الهيدروجين هو استخدام الإلكترونات التبرع يغاندس إيقاف فاعلية الولايات السطح ضبط المحاذاة مستوى الطاقة في واجهة أشباه الموصلات يجند. يسمح الحد مستقرة وفعالة من المياه عن طريق هذه يغاندس يرجع ذلك إلى حقيقة أنها ملء الشواغر في عصابة التكافؤ في المجال أشباه الموصلات، ومنع الثقوب حيوية من ذلك المهينة. على وجه التحديد، وتبين لنا أن يتم نقل الطاقة من الحفرة إلى شاردة يجند، وترك المجال أشباه الموصلات وظيفية. هذه تمكننا من إعادة كامل النانوية، يجند النظام إلى حالة وظيفية، عندما تتدهور يغاندس، ببساطة عن طريق إضافة بروابط جديدة لنظام 4.
للترويج لفصل تهمة الضوئية، ونحن نستخدم مركب ثنائي طبقة صلبة من الأفلام 2 برنامج تلفزيوني وقيس. في هذا التكوين، يتم حقن الإلكترونات في photoinduced قيس (2) وبعد ذلك يتم التقاطها من قبل إلكترود FTO، في حين يتم توجيه الثقوب إلى القطب الاتحاد الافريقي عبر برنامج تلفزيوني طبقة 6. لتطوير هذا الأخير نقدم مصفوفة أشباه الموصلات النانوية مغلف صالحة (SMENA) استراتيجية، والذي يسمح الترابط PBS البلاغات الوطنية في مصفوفة من أشباه الموصلات المحيطة الأقراص المدمجة. ونتيجة لذلك، تظهر المواد الصلبة ملفقة الاستقرار الحراري ممتازة، تنسب إلى هيكل heteroepitaxial من مصفوفة النانوية واجهات، وتظهر مقنعة للضوء حصاد الأداء في الخلايا الشمسية نموذج 7.
Protocol
Discussion
وتوضح هذه الدراسة كيف يمكن أن تستخدم أبنية مركب من البلورات النانوية غير العضوية لتحقيق الانفصال المكاني للرسوم photoinduced. على وجه الخصوص، هذه المركبات تسمح صقل توزيع الاتهامات عبر المجالات اثنين، والتي تتوفر ثم لأداء وظيفة إما بهوتوكاتاليتيك أو الضوئية. على سبيل الم?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نعترف الدكتور فيليكس كاستيانو (BGSU) ونيل NR للمناقشات المشورة وقيمة. نحن نعترف بامتنان العبور "المواد الشبكات" برنامج وجامعة بولينج جرين لدولة الدعم المالي. وأيد هذا العمل جزئيا من قبل NSF تحت CHE جائزة – 1112227.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| octadecylamine (ODA), 90% | Fisher | AC12932-0050 | |
| selenium (Se), 200 mesh | Acros | AC19807-2500 | |
| tri-n-octylphosphine (TOP), 97% | Strem | 15-6655 | Air Sensitive |
| diethyl zinc (Et2Zn), 10% by wt. | Aldrich | 22080 | Air Sensitive, Light Sensitive |
| methanol, 99.8%, anhydrous | Aldrich | 179337 | |
| toluene, 99.8%, anhydrous | Aldrich | 244511 | |
| tri-n-octylphosphine oxide (TOPO), 99% | Aldrich | 223301 | |
| n-octadecylphosphonic acid (ODPA), 98% | PCI Synthesis | 104224 | |
| hexylphosphonic acid (HPA), 98% | PCI Synthesis | 4721-24-8 | |
| cadmium oxide (CdO), 99.99% | Aldrich | 202894 | |
| sulfur (S), 99.999% | Acros | AC19993-0500 | Strong odor |
| 11-mercaptoundecanoic acid (MUA), 95% | Aldrich | 450561 | |
| potassium hydroxide (KOH) | Acros | AC13406-0010 | |
| chloroform | VWR | EM-CX1059-1 | |
| lead oxide (PbO), 99.999% | Aldrich | 32306-1KG | |
| 1-octadecene (ODE), 90% | Aldrich | O806-25ML | |
| oleic acid (OA), 90% | Aldrich | O1008-1G | |
| bis(trimethylsilyl) sulfide (TMS), synthetic grade | Aldrich | 283134-25G | Air sensitive, strong odor, highly reactive |
| acetone | EMD Chemicals | AX0118-2 | |
| cadmium acetate | Acros | AC31713-5000 | |
| sodium sulfide nonahydrate (Na2S•9H2O), 98% | Alfa Aesar | CB1100945 | Light sensitive |
| hexadecyltrimethyl ammonium bromide (CTAB), 99% | Sigma | H6269-100G | |
| oleylamine, 70% | Aldrich | O7805-5G | |
| diphenyl ether | Alpha Aesar | 101-84-8 | |
| 1,2-hexadecanediol | TCI | 6920-24-7 | |
| Pt (II) acetylacetonate, 97% | Aldrich | 282782-5G | |
| isopropanol, 99.8%, anhydrous | Acros | AC32696-0025 | |
| titanium tetrachloride (TiCl4), 99.9% | Aldrich | 697079-25G | Extremely air sensitive |
| titanium dioxide, DSL 90T | DyeSol | DSL 90T | |
| terpineol | MP Biomedical | 98-55-5 | |
| 3-mercaptopropionic acid (MPA), 99% | Alfa Aesar | A10435 | Strong odor |
| octane, anhydrous, 99% | Aldrich | 412236 |
References
- Kamat, P. V., Flumiani, M., Dawson, A. Metal – Metal and Metal- Semiconductor Composite Nanoclusters. Colloids Surf. A. 202, 269-279 (2002).
- Dawson, A., Kamat, P. V. Complexation of Gold Nanoparticles with Radiolytically Generated Thiocyanate Radicals ((SCN)2. J. Phys. Chem. B. 105, 960-966 (2001).
- Borensztein, Y., Delannoy, L., Djedidi, A., Barrera, R. G., Louis, C. Monitoring of the Plasmon Resonance of Gold Nanoparticles in Au/TiO2 Catalyst under Oxidative and Reducing Atmospheres. J. Phys. Chem. C. 114, 9008 (2010).
- Acharya, K. P., Khnayzer, R. S., O’Connor, T., Diederich, G., Kirsanova, M., Klinkova, A., Roth, D., Kinder, E., Imboden, M., Zamkov, M. The Role of Hole Localization in Sacrificial Hydrogen Production by Semiconductor-Metal Heterostructured Nanocrystals. Nano Lett. 11, 2919 (2011).
- Amirav, L., Alivisatos, A. P. Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures. J. Phys. Chem. Lett. 1, 1051-1054 (2010).
- Pattantyus-Abraham, A. G., Kramer, I. J., Barkhouse, A. R., Wang, X., Konstantatos, G., Debnath, R., Levina, L., Raabe, I., Nazeeruddin, M. K., Gratzel, M. Depleted-Heterojunction Colloidal Quantum Dot Solar Cells. ACS Nano. 4, 3374-3380 (2010).
- Kinder, E., Moroz, P., Diederich, G., Johnson, A., Kirsanova, M., Nemchinov, A., O’Connor, T., Roth, D., Zamkov, M. Fabrication of All-Inorganic Nanocrystal Solids through Matrix Encapsulation of Nanocrystal Arrays. J. Amer. Chem. Soc. 133, 20488-20499 (2011).
- Davide, C. P., Liberato, M., Lucia, C. M., Stefan, K., Cinzia, G., Marinella, S., Angela, A. Shape and Phase Control of Colloidal ZnSe Nanocrystals. Chem. Mater. 17, 1296-1306 (2005).
- Carbone, L., Nobile, C., de Giorgi, M., Sala, F. D., Morello, G., Pompa, P., Hytch, M., Snoeck, E., Fiore, A., Franchini, I. R., Nadasan, M., Silvestre, A. F., Chiodo, L., Kudera, S., Cingolani, R., Krahne, R., Manna, L. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach. Nano Lett. 7, 2942-2950 (2007).
- Habas, S. E., Yang, P., Mokari, T. Selective Growth of Metal and Binary Metal Tips on CdS Nanorods. J. Am. Chem. Soc. 130, 3294-3295 (2008).
- Costi, R., Saunders, A. E., Elmalem, E., Salant, A., Banin, U. Visible Light-Induced Charge Retention and Photocatalysis with Hybrid CdSe-Au Nanodumbbells. Nano Lett. 8, 637-641 (2008).
- Hines, M. A., Scholes, G. D. Colloidal PbS Nanocrystals with Size-Tunable Near-Infrared Emission: Observation of Post-Synthesis Self-Narrowing of the Particle Size Distribution. Adv. Mater. 15, 1844-1849 (2003).
- Pietryga, J. M., Werder, D. J., Williams, D. J., Casson, J. L., Schaller, R. D., Klimov, V. I. Utilizing the Lability of Lead Selenide to Produce Heterostructured Nanocrystals with Bright, Stable Infrared Emission. J. Am. Chem. Soc. 130, 4879-4885 (2008).
- Tang, J., Kemp, K. W., Hoogland, S., Jeong, K. S., Liu, H., Levina, L., Furukawa, M., Wang, X., Debnath, R., Cha, D. Colloidal-quantum-dot photovoltaics using atomic-ligand passivation. Nat. Mat. 10, 765-771 (2011).
