Zeer onlangs, Chinese onderzoekers hadden plaats- en ruimte-selectieve integratie van aard-overvloedige metaalionen bereikt (bijv. Fe ₂ ⁺ , Co ₂ ⁺ , Ni ₂ ⁺ ) in halfgeleider kwantumdots (QD's) voor efficiënte en robuuste fotokatalytische H ₂ evolutie uit water.

Dit onderzoek, online gepubliceerd in Materie , werd uitgevoerd door een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Wu Lizhu en Dr. Li Xubing van het Technical Institute of Physics and Chemistry (TIPC) van de Chinese Academy of Sciences.

Fotosynthese in de natuur biedt een paradigma voor de grootschalige omzetting van zonlicht in chemische brandstoffen. Bijvoorbeeld, hydrogenasen in bepaalde bacteriën en algen katalyseren de omkeerbare reductie van protonen tot H ₂ met opmerkelijke activiteit.

Geïnspireerd door natuurlijke fotosynthese, zonne-aangedreven H ₂ evolutie uit water wordt beschouwd als een ideale manier om zonne-energie op te slaan in chemische bindingen. Bij het nastreven van zeer efficiënte chemische transformatie, QD's in combinatie met niet-edele metaalionen zijn verschenen als de allernieuwste technologie van H ₂ fotogeneratie.

Dit onderzoek realiseerde met succes de coöperatieve en goed gecontroleerde lading van niet-edelmetaalionen in QD's, waardoor een lichtabsorbeerder wordt geïntegreerd, beschermende laag en actieve plaats samen in een ultraklein nanokristal, die een groot potentieel zouden bieden bij het fabriceren van kunstmatige fotosynthetische apparaten voor opschaling van zonne-energie naar brandstof.

In de tijd opgeloste spectroscopische technieken en berekeningen van de dichtheidsfunctionaaltheorie onthullen de kinetiek van grensvlakladingsoverdracht en het mechanisme van H ₂ evolutie bij actieve soorten, die nieuwe richtlijnen biedt voor het ontwerp van multifunctionele fotokatalysatoren voor praktische toepassingen.

Dit werk werd ondersteund door het ministerie van Wetenschap en Technologie van China, de Nationale Wetenschapsstichting van China, en het Strategisch Prioritair Onderzoeksprogramma van de Chinese Academie van Wetenschappen.