Projekt Sonata

„Wzbudzenie, pułapkowanie, rekombinacje i międzyfazowy transfer ładunków w nanokrystalicznych, opartych na miedzi materiałach półprzewodnikowych typu core-shell do fotoelektrochemicznego rozkładu wody” o nr. 2016/21/D/ST4/00221 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki


Cel prowadzonych badań

Wizja braku paliw kopalnych jak i postępujące zanieczyszczenie środowiska naturalnego skłania do poszukiwania nowych odnawialnych źródeł energii, oraz ich lepszego wykorzystania. W związku z tym, wykazano możliwość skutecznego przetwarzania energii słonecznej za pomocą nośników energii takich jak np. wodór powstający w trakcie fotokatalitycznego rozkładu wody. Celem projektu jest rozwój nowych nanomateriałów typu core/shell (rdzeń/powłoka) o wysokiej aktywności w kierunku wytwarzania wodoru z wody. Projekt będzie dotyczył nowej grupy układów core/shell dedykowanych do fotokatalitycznej produkcji wodoru poprzez rozwój tanich materiałów wykazujących wysoką absorpcję światła oraz wydajne fotogenerowanie ładunków. Przez modyfikację właściwości materiałów w kierunku wydajniejszego transferu ładunków oraz szybszej kinetyki redukcji wody, zostaną otrzymane wysoce wydajne fotoelektrody o zwiększonym czasie życia wzbudzonych ładunków (elektrony i dziury). Projekt będzie dążył do poznania zależności pomiędzy właściwościami morfologicznymi (rozmiar ziaren, grubość warstwy powłoki na rdzeniu, kształt nanocząstek, powierzchnia właściwa), właściwościami elektronowymi (energia przerwy wzbronionej, potencjały krawędzi pasma walencyjnego (VB) i przewodnictwa (CB), potencjał Fermiego, gęstość stanów powierzchniowych) z wydajnością pierwotnych procesów fotokatalitycznych takich jak wzbudzenie i separacja ładunków, ich rekombinacja, pułapkowanie, i międzyfazowe przeniesienie. Poprzez ten projekt, podkreślamy, iż nie ma innej drogi w kierunku otrzymania stabilnych i wydajnych foto(elektro)katalizatorów, niż dogłębne poznanie i zrozumienie wyżej wymienionych pierwotnych procesów fotokatalitycznych.

Image 1 Image 2

Cel społeczno-gospodarczy

Badanie i otrzymanie tanich materiałów core/shell charakteryzujących się dobrą absorpcją światła i wydajnym generowaniem par elektron/dziura wykorzystywanych do inicjowania procesów utleniania i redukcji jest kluczowe dla rozwoju fotokatalizy i jej wykorzystaniu w życiu i przemyśle. Poprzez określenie pożądanych właściwości materiałów prezentowany projekt wprowadzi nowe podejście w kierunku projektowania materiałów wykorzystywanych do fotokatalitycznego rozkładu wody, przez co projekt ma znaczenie zarówno z naukowego punktu widzenia jak i dla przyszłego rozwoju technologii w skali przemysłowej. Ponadto, pełna znajomość i kontrola procesów transferu ładunków jest kluczowym wymogiem dla systemów sztucznej fotosyntezy. Zostanie to osiągnięte poprzez badanie procesów pułapkowania, rekombinacji i międzyfazowego przeniesienia ładunków. Projekt, jak i jego rezultaty będą miały istotny wpływ na wiedzę z zakresu chemii i fizyki półprzewodników oraz wpłyną bezpośrednio na projektowanie bardziej wydajnych materiałów. Cele projektu wpisują się w zakres europejskiego programu ramowego dotyczącego nauki, a badana dziedzina stanowi jedną z Krajowych Inteligentnych Specjalizacji. Końcowym celem projektu jest rozwój fotokatod do produkcji wodoru, który może być uważany jako „paliwo słoneczne” idealne dla rosnącego w społeczeństwie zapotrzebowania społeczeństwa na czyste i efektywne źródła energii.

Zakupiona aparatura

W ramach realizowanego projektu zakupiono lub wytworzono niżej wymienioną aparaturę badawczą.

  • Spektrofotometr UV-Vis UV2600 (Shimadzu) ze sferą calkującą
  • Potencjostat/galwanostat SP 150 (BioLogic) wraz ze spektrometrem impedancyjnym
  • Zestaw do pomiarów spektroelektrochemicznych i fotospektroelektrochemicznych
Image 3 Image 4
Rezultaty projektu - Publikacje naukowe
  • Tomasz Barana, Alberto Visibile, Szymon Wojtyła, Marcello Marelli, Stefano Checchia, Marco Scavini, Francesco Malara, Alberto Naldoni, Alberto Vertova, Sandra Rondinini, Alessandro Minguzzi, Reverse type I core - CuI /shell - CuO: A versatile heterostructure for photoelectrochemical applications, Electrochim. Acta. 2018, 266, 441-451
  • Czytaj
  • Szymon Wojtyła, Konrad Szmit, Tomasz Baran, Type II Heterostructures: The Way Towards Improved Photoelectrochemical Activity of Graphitic Carbon Nitride, J. Inorg. Organomet. Polym. 2018, 28, 492–499
  • Czytaj
  • Tomasz Baran, Szymon Wojtyła, Alessandro Minguzzi, Sandra Rondinini - Photoelectrochemical and photocatalytic systems based on titanates for hydrogen peroxide formation, J. Electroanal. Chem. 2018, 808, 395-402
  • Czytaj
Get in Touch

    SajTom Light Future
    Wężerów 37/1
    32-090 Słomniki
    biuro@sajtom.pl