Generace vodíku a jednoduchých uhlovodíků pomocí fotochemických reakcí

Projekt programu Účinná přeměna a skladování energie Strategie AV21 pro rok 2018
Odpovědný řešitel: Prof. RNDr. Ladislav Kavan, DSc., Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského, AV ČR, v. v. i. (ÚFCH JH)
Spolupracující pracoviště: Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.

Aktivita 4. Generace vodíku a jednoduchých uhlovodíků pomocí fotochemických reakcí

1. Nanostrukturované depozity oxynitridu molybdenu MoOxNy.

Protože oxidy molybdenu jsou zajímavé optické a elektrochemické materiály, jejich nitridizací je možno dosáhnout lepších absorpčních charakteristik v oboru viditelného spektra. Byla provedena charakteristika a analýza vzorků pomocí SEM (obr. 1), EDX, Ramanovské a XP spektroskopie a luminiscenčních a fotoelektrochemických měření na našem ústavu. Ve Fyzikálním ústavu se prováděla ED, HRTEM a EDS měření a určila se jejich krystalická struktura (L. Palatinus, M. Klementová).

Fotoelektrochemická analýza prokázala redukční schopnost nanostrukturovaných depozitů (uvolňování vodíku) ve vodném prostředí při ozáření a přiložení externího potenciálu 1 V.

V současnosti probíhá recenzní řízení v mezinárodním vědeckém časopise.

Obr. 1 a) SEM obrázek MoOxNy depozitu s nanostrukturnímu útvary (nanodráty, nanodestičky)

Obr. 1 b) boční pohled téhož depozitu s vyznačenými rozměry nanoútvarů

 2. Komplexní depozity z křemíkových nanodrátů.

Pokračovaly depozice křemíkových nanodrátů a další modifikování jejich fotoelektrochemických vlastností. Již dříve byla publikována studie jejich přípravy (není součástí tohoto projektu) [1]. Nutnost vylepšení jejich odolnosti ve vodném prostředí při štěpení vody předpokládá vytvoření nanometrické ochranné vrstvy ze zvoleného materiálu – zde TiO₂. Dalším dodatečným technologickým krokem jsme toho dosáhli; a) tepelným rozkladem isopropoxidu titanu nebo b) hydrolýzou tohoto prekursoru při pokojové teplotě postupem, který je obvyklý při ALD tj. střídání vodních par a příslušného prekursoru v reakčním prostoru za postupného současného vytváření TiO₂ nanovrstev na sobě. Takto se podařilo vytvořit 10nm vrstvu TiO₂ na křemíkových nanodrátech (obr. 2). TiO₂ navíc není jen vhodný jako ochranná vrstva, ale jeho fotoelektrochemické vlastnosti jsou výhodné v UV oboru.

Výsledek byl předveden na vědecké konferenci [2].

Obr. 2 a) HRTEM obrázek Si nanodrátu s vyznačenými měřenými místy

Obr. 2 b) EDS elementární analýza profilu nanodrátu

1. V. Dřínek, M. Klementová, R. Fajgar, P. Dytrych, Materials Letters 160 (2015) 109–112
2. poster, 2018 EMN Meeting on Nanowires, 11.-15. červen, 2018, Praha, Česká republika