自然資源讓制氫成本更低

科技 04-12

材料牛註：蔚山科技大學（UNIST）能源和化學工程部的Jae Sung Lee 和Soojin Park教授領導的聯合研究團隊以天然黏土為原料，研發出一種低成本、可行性高的一體化技術來合成介孔硅納米片。這種納米片在催化制氫中更高效。

硅納米片(SiNSs)是近期最激動人心的發現之一。由於其無與倫比的光電性能、與現有硅技術兼容性，硅納米片在各種應用中是最有前景的，如在製造半導體和生產氫的過程。

由蔚山科技大學（UNIST）能源和化學工程部的Jae Sung Lee 和Soojin Park教授領導的聯合研究團隊，已經開發了一種低成本、可行性高的技術來合成硅納米片，主要原料是天然粘土和鹽。通過本研究，UNIST已經向大規模生產這種相對較低成本的材料邁出重要的一步。

自然資源讓制氫成本更低

合成過程如上圖所示，首先，熔融氯化鈉將天然黏土剝離，然後，利用鎂還原黏土變成硅納米片。（熔融鹽的作用是交換與夾層中的烷基胺和粘土內部的金屬陽離子。鎂的作用是還原內部粘土，產生額外的熱量誘發最終矽片脫落。）

「反應溫度從550℃到700℃，鹽和粘土開始融化，同時熔融鹽誘導硅層剝落、粘土被還原。然後熔鹽溶解在黏土層中並將黏土分成單個納米片。」Jaegeon Ryu說。他是Soojin Park教授實驗室的博士研究員，這項研究的第一作者。他繼續說道,「使用金屬熱法還原，粘土中的金屬氧化物與硅可以交換。」

這些新合成硅納米片由於其自身超薄(約5納米的厚度)，是生產更小電子設備的關鍵部件。Park教授說：「由於電器和電子設備變得越來越小，這就使得單個納米尺寸部件需求緊張。我們的新技術使用廉價的天然黏土和鹽製備出高質量的硅納米片，從而大大降低生產成本。」

研究小組報告，這些納米片擁有大的比表面積並包含了來自粘土中氧空位的介孔結構。他們補充說：「這些優勢使納米片具有異常高的光催化活性，更加合適水-甲醇混合產生氫，」

他們的研究發表在NPG Asia Materials 上(「從天然黏土中一體化的合成的介孔硅納米片及其應用制氫進展」)，

本文由材料人網編輯部韓振提供素材，天《魔》星編譯

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