纳米科学：在石墨烯地毯上的纳米棒种植园捕获太阳的能量！

由于在石墨烯基板上生长并用硫化镉点“装饰”的氧化锌纳米棒阵列，太阳可以成为更好的化学家。在存在太阳辐射的情况下，这种零维和一维半导体结构与二维石墨烯的组合是许多化学反应的重要催化剂。创新的光催化材料由华沙和中国福州大学波兰科学院物理化学研究所的一组科学家开发，这是一个奇怪的森林。简单，均匀分布的树干从平坦的表面生长，从长纳米向上升到半导体的冕，掠夺每一片太阳光。这是通过显微镜观察到的新型光催化材料，由波兰华沙科学院物理化学研究所（IPC PAS）的科学家和能源与环境光催化国家重点实验室开发。中国福州大学化学系。这种新型3D材料的设计使得在太阳能加工过程中，硫化镉（所谓的零维结构）点，氧化锌纳米棒（1D结构）和石墨烯（2D）之间实现了Z 佳协作。结构）。

将光能从太阳转换到地球的方法可以分为两组。在光伏组中，光子用于直接产生电能。光催化方法是不同的：这里可见光和紫外辐射都用于激活化合物并进行储存太阳能的反应。以这种方式，可以例如将CO 2还原成甲醇，合成燃料或生产用于化学或制药工业的有价值的有机中间体。

由IPC PAS和福州大学开发的新型三维光催化剂的操作原理很简单。当具有适当能量的光子落在半导体 - 氧化锌ZnO或硫化镉CdS上 - 形成电子 - 空穴对。在正常情况下，它几乎会立即重新组合和太阳能会丢失的。然而，在新材料中 - 由于与光子相互作用而在半导体中释放的电子 - 沿着纳米棒快速向下流动到石墨烯基底，石墨烯基底是一种优良的导体。不能发生重组，电子可用于产生新的化学键，从而合成新的化合物。实际的化学反应发生在石墨烯的表面上，预先涂有待处理的有机化合物。

氧化锌仅与紫外线辐射反应，紫外线辐射在阳光下只有很小的百分比。因此，IPC PAS和福州大学的研究人员也用硫化镉覆盖了纳米森林。这主要与可见光作出反应，其中有可见光。比紫外线多10倍 - 这是化学反应的主要电子供应商，我们的光催化材料以高产率运行。我们通常将其加入到加工的化合物中，比例约为1:10。在不超过半小时的时间内暴露于太阳辐射后，我们处理80％，有时甚至超过90％福州大学的Yi-Jun Xu教授（FRSC）强调了这些基质的百分比，其中大部分实验都是由他领导的研究小组进行的。

我们的光催化剂的巨大优势在于其生产的简便性”，反过来指出IPC PAS的Juan Carlos Colmenares教授。“适用于光化学应用的石墨烯现在可以在没有任何更大问题的情况下使用而且价格也不贵。反过来，我们发明的石墨烯涂层与氧化锌纳米棒种植体的工艺，我们随后沉积硫化镉，快速，高效，在常温下略高于室温的温度下进行，并且不需要任何复杂的基材。

对于更广泛的应用，重要的是新的光催化剂被缓慢消耗。迄今为止进行的实验表明，仅在第六至第七次使用后，反应产率略微降低约10％，巧妙地使用，新的3D光催化剂可能会显着改变化学反应的过程。其在例如制药工业中的用途可以将某些药理化合物的生产阶段从十几个减少到几个。