納米科學：在石墨烯地毯上的納米棒種植園捕獲太陽的能量！

由于在石墨烯基板上生長并用硫化鎘點“裝飾”的氧化鋅納米棒陣列，太陽可以成為更好的化學家。在存在太陽輻射的情況下，這種零維和一維半導體結構與二維石墨烯的組合是許多化學反應的重要催化劑。創新的光催化材料由華沙和中國福州大學波蘭科學院物理化學研究所的一組科學家開發，這是一個奇怪的森林。簡單，均勻分布的樹干從平坦的表面生長，從長納米向上升到半導體的冕，掠奪每一片太陽光。這是通過顯微鏡觀察到的新型光催化材料，由波蘭華沙科學院物理化學研究所（IPC PAS）的科學家和能源與環境光催化國家重點實驗室開發。中國福州大學化學系。這種新型3D材料的設計使得在太陽能加工過程中，硫化鎘（所謂的零維結構）點，氧化鋅納米棒（1D結構）和石墨烯（2D）之間實現了Z 佳協作。結構）。

將光能從太陽轉換到地球的方法可以分為兩組。在光伏組中，光子用于直接產生電能。光催化方法是不同的：這里可見光和紫外輻射都用于激活化合物并進行儲存太陽能的反應。以這種方式，可以例如將CO 2還原成甲醇，合成燃料或生產用于化學或制藥工業的有價值的有機中間體。

由IPC PAS和福州大學開發的新型三維光催化劑的操作原理很簡單。當具有適當能量的光子落在半導體 - 氧化鋅ZnO或硫化鎘CdS上 - 形成電子 - 空穴對。在正常情況下，它幾乎會立即重新組合和太陽能會丟失的。然而，在新材料中 - 由于與光子相互作用而在半導體中釋放的電子 - 沿著納米棒快速向下流動到石墨烯基底，石墨烯基底是一種優良的導體。不能發生重組，電子可用于產生新的化學鍵，從而合成新的化合物。實際的化學反應發生在石墨烯的表面上，預先涂有待處理的有機化合物。

氧化鋅僅與紫外線輻射反應，紫外線輻射在陽光下只有很小的百分比。因此，IPC PAS和福州大學的研究人員也用硫化鎘覆蓋了納米森林。這主要與可見光作出反應，其中有可見光。比紫外線多10倍 - 這是化學反應的主要電子供應商，我們的光催化材料以高產率運行。我們通常將其加入到加工的化合物中，比例約為1:10。在不超過半小時的時間內暴露于太陽輻射后，我們處理80％，有時甚至超過90％福州大學的Yi-Jun Xu教授（FRSC）強調了這些基質的百分比，其中大部分實驗都是由他領導的研究小組進行的。

我們的光催化劑的巨大優勢在于其生產的簡便性”，反過來指出IPC PAS的Juan Carlos Colmenares教授?！斑m用于光化學應用的石墨烯現在可以在沒有任何更大問題的情況下使用而且價格也不貴。反過來，我們發明的石墨烯涂層與氧化鋅納米棒種植體的工藝，我們隨后沉積硫化鎘，快速，高效，在常溫下略高于室溫的溫度下進行，并且不需要任何復雜的基材。

對于更廣泛的應用，重要的是新的光催化劑被緩慢消耗。迄今為止進行的實驗表明，僅在第六至第七次使用后，反應產率略微降低約10％，巧妙地使用，新的3D光催化劑可能會顯著改變化學反應的過程。其在例如制藥工業中的用途可以將某些藥理化合物的生產階段從十幾個減少到幾個。