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Pflanzen, Inspirationsquellen für die Umwandlung von Sonnenenergie

Die Erzeugung von grünem Wasserstoff durch Photodissoziation* von Wasser, wie es Pflanzen tun, erfordert Photokatalysatoren, die sowohl effizient als auch kostengünstig sind. Es ist daher notwendig, sich von den Edelmetallen loszulösen, die derzeit in der Zusammensetzung von Photokatalysatoren verwendet werden. Daher kamen Wissenschaftler des Instituts für Physikalische Chemie (CNRS/Universität Paris-Saclay) und des Instituts für Molekularwissenschaften in Orsay (CNRS/Universität Paris-Saclay)** auf die Idee, eine neue Familie von Hybridmaterialien zu entwickeln, die im Wesentlichen aus Kohlenstoffatomen bestehen, wie sie auch in Grünpflanzen vorkommen. Ihre Ergebnisse, die in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht wurden, zeigen, dass diese neuen Photokatalysatoren mit sichtbarem Licht effizient Wasserstoff aus Wasser erzeugen können.

Pflanzen, Inspirationsquellen für die Umwandlung von Sonnenenergie

Sonnenlicht ist die Hauptenergiequelle für alle lebenden Organismen. Durch die Photosynthese produzieren Pflanzen ihre eigene Nahrung, indem sie Kohlendioxid in Zucker umwandeln und außerdem die Photodissoziation von Wasser induzieren, was zur Produktion von H2 und O2 führt. Deshalb faszinieren Blätter seit jeher Wissenschaftler, die versuchen, sich von ihnen inspirieren zu lassen, um Wasserstoff für den Einsatz als Brennstoff synthetisch herzustellen.

Um dieses Ziel zu erreichen, hat sich die Forschung auf Photokatalysatoren auf Edelmetallbasis konzentriert, die im Allgemeinen effizient sind, aber ihr Edelmetallgehalt macht sie zu teuer, um für eine industrielle Entwicklung in Betracht zu kommen. Zur Lösung dieses Problems haben Wissenschaftler des Instituts für Physikalische Chemie (CNRS/Universität Paris-Saclay) und des Instituts für Molekularwissenschaften in Orsay (CNRS/Universität Paris-Saclay) neue Materialien entwickelt, die im Wesentlichen auf Kohlenstoff, dem Hauptbestandteil von Pflanzen, basieren.

Durch Modifizierung der elektronischen Eigenschaften von Graphdiin, einer kristallinen Form von synthetischem Kohlenstoff, die weniger bekannt ist als Diamant oder Graphit, ist es ihnen gelungen, die Absorption und Umwandlung von sichtbarem Licht zu optimieren, was zu einer effizienten Photodissoziation von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff führt, der somit als grüner Wasserstoff bezeichnet werden kann! Die Ergebnisse sind Gegenstand eines Artikels in der Zeitschrift Advanced Functional Materials.

Bild: © Mohamed Nawfal Ghazzal

Umwandlung von Wasser in H2 und O2 unter Einwirkung von Licht.

Kontakte:

  • Mohamed Nawfal Ghazzal

Forschungsprofessor am Institut für Physikalische Chemie (CNRS/Paris-Saclay)

mohamed-nawfal.ghazzal@universite-paris-saclay.fr

  • Stéphanie Younès

Kommunikationsmanagerin – CNRS Institut für Chemie

inc.communication@cnrs.fr

  • Anne-Valérie Ruzette

Wissenschaftliche Referentin für Kommunikation – CNRS Institut für Chemie

01 44 96 45 96

anne-valerie.ruzette@cnrs.fr

  • Christophe Cartier dit Moulin

Forscher am Pariser Institut für Molekularchemie & Referent für wissenschaftliche Kommunikation am INC

inc.communication@cnrs.fr

Offizielle Veröffentlichung: Ian Li, Amine Slassi, Xu Han, David Cornil, Minh‐Huong Ha‐Thi, Thomas Pino, Damien P. Debecker, Christophe Colbeau‐Justin, Jordi Arbiol, Jérôme Cornil & Mohamed Nawfal Ghazzal
Tuning the Electronic Bandgap of Graphdiyne by H‐Substitution to Promote Interfacial Charge Carrier Separation for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production Advanced Functional Materials 2021

https://doi.org/10.1002/adfm.202100994