Покращене сонячне водорозділення за допомогою гетероструктур MoS2 GaN нанопаличок

Інноваційний підхід до підвищення ефективності розщеплення води: нанороди GaN з покриттям MoS2

Дослідження, проведене фахівцями з CSIR-Національної фізичної лабораторії та IIT Madras, відкриває нові горизонти у сфері фотоелектрохімічного розщеплення води. Саме тут вчені виготовили нанороди з галлію нитриду (GaN), покриті молібденом дисульфідом (MoS2) на вольфрамовій фользі. Це рішення обіцяє підвищити ефективність розщеплення води, що є значущим кроком у напрямку до сталого розвитку та використання альтернативних джерел енергії.

Галлій нитрид (GaN) є популярною вибіркою завдяки своїй високій електронній мобільності та стабільності. Однак через широкий зазор енергії ці нанороди обмежені у здатності поглинати сонячне випромінювання. Вирішення цієї проблеми полягає у комбінуванні нанородів GaN з MoS2, який працює як ефективний каталізатор. Це призводить до значного покращення фотоелектрохімічної ефективності.

Результати експериментів вражають: нанороди MoS2/GaN демонструють густину фототоку близько 172 мікроампер на квадратний сантиметр, що в 2,5 рази перевищує показник голих нанородів GaN. Такий ефект досягається завдяки поліпшенню поділу заряду та зменшення опору передачі заряду, а також збільшенню активних сайтів за рахунок створення гетероструктури типу II.

Виробництво та аналіз наноматеріалів

Виготовлення гетероструктур відбулося за допомогою технологій хімічного осадження з газової фази при атмосферному тиску та лазерної молекулярної пучкової епітаxії. Аналітичні методи рентгенівської спектроскопії, рентгенівської дифракції та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії підтвердили наявність гексагональних фаз та специфічних електронних станів у матеріалах.

Ці результати показують, що інтеграція MoS2 з нанородами GaN не лише підвищує їхню продуктивність, але й відкриває нові можливості для розвитку технологій виробництва водню з сонячної енергії.

Майбутній розвиток та промислові перспективи

Проект отримав вагому підтримку від організацій CSIR-FIRST та SAMMARTH, що дозволяє дослідникам направити зусилля на розробку промислових додатків. Подальша робота буде зосереджена на масштабуванні та адаптації розробленого підходу для його застосування у великих обсягах. Це може бути важливим кроком у напрямі більш стійкого та екологічно чистого майбутнього енергетики.