ارائه راهکاری نوین برای تولید نانوکامپوزیت های پایه کربن نیترید با قابلیت شکافت خورشیدی آب و تولید هیدروژن

محققین دانشگاه صنعتی شریف طی یک پژوهش علمی موفق به ارائه راهکاری جدید و پربازده برای سنتز کربن نیترید گرافیتی با قابلیت شکافت فوتوالکتروشیمیایی آب گردیدند. در این پژوهش با تابش امواج ماکروویو به محلول حاوی مولکول¬های اوره در حضور نانوذرات اکسیدقلع فرآیند پلیمریزاسیون انجام گردیده و با طی کردن تعدادی واکنش شیمیایی، پلیمر نیمه رسانای کربن نیترید تولید شده است. کربن نیترید گرافیتی یک پلیمر صفحه¬ای نیمه رسانا با گاف انرژی 7/2 الکترون ولت است که قابلیت شکافت نوری آب و تولید هیدروژن را دارا می¬باشد و به دلیل خواص مطلوب متعدد ( پایداری شیمیایی و خواص مکانیکی بالا، سازگاری با محیط زیست، ارزان قیمت بودن و …) توجه فراوانی را به خود جلب کرده است. در این ماده برخلاف گرافن، اتم¬های نیتروژن به صورت یکی درمیان در کنار اتم های کربن قرار گرفته است که منجربه ایجاد خواص منحصربه فردی برای این ماده شده است.

برخلاف وجود مزایای فراوان برای کربن نیترید، این ماده همچنان قابلیت استفاده به عنوان یک ماده نیمه رسانای قوی را دارا نبوده که دلیل آن پیوستن سریع الکترون و حفره به یکدیگر و عدم انجام واکنش شیمیایی است. به همین منظور با اعمال اصلاحات متفاوت مانند افزودن سایر مواد نیمه رسانا امکان افزایش خواص کربن نیترید و دستیابی به فوتوالکترودهای قدرتمند وجود دارد.
در پژوهش صورت گرفته مابین دانشگاه صنعتی شریف و دانشگاه RMIT استرالیا، نانوکامپوزیت کربن نیترید/ اکسیدقلع به صورت همزمان و در مدت زمان کوتاه توسط امواج ماکروویو تولید شده است که نسبت به کربن نیترید خام، قابلیت بیشتری در زمینه تولید فوتوالکتروشیمیایی هیدروژن و شکافت آب مشاهده شده است. لازم به ذکر است که نتایج این تحقیق در ژورنال Applied Surface Science به چاپ رسیده است.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433218301466