Гематит и гематин – материальная основа фотокатализатора

Гематит и гематин – материальная основа фотокатализатора

После недавнего открытия плоской формы галлия специалисты Университета Райса создали еще один двумерный материал, способный играючи воспроизводить энергию от солнца. Исследующим материалы инженерам удалось извлечь трёхатомный гематин из обычной железной руды. Подробности исследования опубликованы в журнале «Нанотехнологии природы».

Технология эффективного фотокатализатора 

Исследователи заявили, что гематин может выступать эффективным фотокатализатором, и особенно в процессе разделения воды на водород и кислород. Также гематин может служить сверхтонким магнитным материалом для устройств на основе спинтронов.

Двумерный магнетизм становится очень интересным полем, исходя из недавних достижений в области синтеза подобных материалов. Однако методы синтеза сложны, а стабильность материалов ограничена.

Остаётся простой, масштабируемый метод, и структура гематина, которая видится экологически устойчивой. Исследователи получили материал из гематита – природного минерала класса оксидов. Использовали комбинацию обработки ультразвуком, центрифугированием и вакуумной фильтрацией.

Несмотря на то, что гематит уже обладает фотокаталитическими свойствами, эти свойства недостаточны для эффективной полезности. Для того чтобы получить материал, выступающий эффективным фотокатализатором, необходимо заставить гематит:

  1. Поглощать видимую часть солнечного света.
  2. Создавать электрические заряды.
  3. Использовать заряды для осуществления желаемой реакции.

Гематит поглощает солнечный свет диапазона спектра от ультрафиолета до желто-оранжевой области. Но сформированные солнечной энергией заряды недолговечны, быстро нейтрализуются, прежде чем достигают поверхности материала.

Исследовательские открытия на экспериментах

И вот, группе исследователей удалось выявить фотокатализ гематина как более эффективный процесс по сравнению с гематитом, поскольку фотоны гематина генерируют отрицательные и положительные заряды в пределах нескольких атомов.

Соединяя новый материал с массивами нанотрубок на основе диоксида титана, обеспечивающих легкий путь для выхода электронов из гематина, ученые обнаружили, что эти электроны поглощают видимый свет.

Также было обнаружено, что магнитные свойства гематина отличаются от магнитных свойств гематита. Если нативный гематит выступает антиферромагнетиком, испытания показали, что его «родственник» является ферромагнетиком, подобно обычному магниту.

Ферромагнетики отличают магнитные моменты атомов, указывающие в одном направлении. Антиферромагнетики отличают чередующиеся моменты соседних атомов.

В отличие от углерода и двумерной формы этого элемента — графена, гематит является минералом, не относящимся к ван-дер-ваальсовому типу.

То есть структура выстраивается на базе сетей 3D-связи, а не путём нехимических, сравнительно слабых атомных ван-дер-ваальсовых взаимодействий. В этом контексте минерал приобретает высокое значение.


По материалам: Rice University


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *