纳米金刚石作为光催化剂

气候变化是如火如荼只要我们没有成功的显著减少二氧化碳将继续有增无减2排放量。为此，我们需要所有选项。一种想法是温室气体CO返回2到能量循环：CO 2可与水加工成甲醇，其可良好地运输和储存的燃料。然而，这种让人想起光合作用的部分过程的反应需要能量和催化剂。如果我们成功地利用阳光中的这种能量并开发出不是由铂等稀有金属制成的光活性光催化剂，而是廉价且大量可用的材料，那么在气候条件下就有可能产生“绿色”太阳能燃料。 - 中立的方式。

钻石纳米材料需要紫外线才能激活

这种光催化剂的候选者是所谓的金刚石纳米材料 - 这些不是珍贵的结晶钻石，而是几千个碳原子的微小纳米晶体，它们可溶于水并且看起来更像黑色浆料，或具有高表面的纳米结构“碳泡沫”区域。然而，为了使这些材料具有催化活性，它们需要UV光激发。只有这个光谱范围的太阳光能够足够丰富地将电子从材料转移到“自由状态”。只有这时溶剂化的电子才能在水中发射并与溶解的2反应形成甲醇。

可以用兴奋剂吗?

然而，太阳光谱中的UV分量不是很高。也可以使用可见光谱的光催化剂是理想的。这就是HZB科学家Tristan Petit及其在DIACAT的合作伙伴的工作所在：由乌普萨拉大学的Karin Larsson执行的这些材料的能级建模表明，通过掺杂，可以在中间阶段建立中间阶段。外来原子。硼是一种三价元素，似乎特别重要。

BESSY II的实验表明：是的，但......

因此Petit和他的团队研究了多晶金刚石，金刚石泡沫和纳米金刚石的样品。这些样品先前已在维尔茨堡的AnkeKrüger和弗赖堡的Christoph Nebel中合成。在BESSY II中，X射线吸收光谱用于精确测量未被占据的能量状态，其中电子可能被可见光激发。“存在于这些纳米金刚石表面附近的硼原子实际上导致了带隙中所需的中间阶段，”该研究的第一作者，博士生Sneha Choudhury解释道。这些中间阶段通常非常接近价带，因此不允许有效使用可见光。然而，测量结果表明，这也取决于纳米材料的结构。

展望：形态学和掺杂P或N.

“我们可以通过专门修改形态和掺杂来引入并可能控制钻石带隙中的这些额外步骤，”Tristan Petit说。用磷或氮掺杂也可以提供新的机会。