Hóa học quanh ta
Kết nối để chia sẻ video clip, hình ảnh hóa học
Khám phá thế giới tri thức
Chemistry for our life, our future
Videoclip Hóa học
Tra cứu Hóa học

Các nhà nghiên cứu Thụy Điển đã tổng hợp thành công một phức chất chứa sắt, nhạy với các chất bán dẫn có năng lượng vùng cấm lớn trong các pin năng lượng Mặt Trời nhạy thuốc nhuộm. Họ tin rằng phức chất mới có thể thay thế cho các kim loại quý đang được sử dụng hiện nay, làm tăng đáng kể khả năng mở rộng kích thước của pin và giảm giá thành sản phẩm.

Trong một pin năng lượng Mặt Trời nhạy thuốc nhuộm, chất bán dẫn (như titan dioxit) với năng lượng vùng cấm lớn được làm cho trở thành quang hoạt bằng cách bổ sung một phức chất thuốc nhuộm với phân tử có tâm kim loại. Khi thuốc nhuộm hấp thụ photon thì điện tử di chuyển ra khỏi kim loại về phía trên các phối tử, từ đó nó có thể được đưa vào vùng dẫn điện của chất bán dẫn. Các phức chất polypyridin của các kim loại quý, chủ yếu là ruteni, thường là những chất nhạy quang tốt nhất, nhưng ruteni lại nằm trong số những kim loại hiếm nhất trên Trái Đất.

Sắt có thể là kim loại thay thế tuyệt vời cho ruteni vì nó nằm ngay bên trên ruteni trong bảng hệ thống tuần hoàn và là một trong những kim loại phong phú nhất trên trái đất. Tuy nhiên, khi sử dụng sắt sẽ nảy sinh một vấn đề: trạng thái kích thích của phức chất sắt có năng lượng thấp hơn phức chất ruteni, do đó tỷ lệ các điện tử di chuyển đến kim loại cũng giảm mạnh từ 100% xuống dưới 10%.

Một nhóm các nhà hóa học hữu cơ tại Đại học Lund (Thụy Điển) đã gắn thêm các phối tử cacben N-dị vòng vào kim loại sắt, nhằm làm mất ổn định trạng thái kích thích của kim loại trung tâm, và do đó ngăn cản được sự ức chế của trạng thái MLCT. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật quang phổ khác nhau, nhóm nghiên cứu đã cho thấy rằng, thời gian nội tại của trạng thái MLCT trong phân tử thuốc nhuộm, cố định trên bề mặt của titan dioxit, tăng lên đến 37 phần nghìn tỷ giây, cho phép 92% điện tử được tiêm vào trong vùng dẫn của titan dioxit. Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang gặp phải một vấn đề khác là: ngăn cản các điện tử đã được tiêm thành công vào trong vùng dẫn kết hợp lại với cation sắt (III) ở tâm của phân tử thuốc nhuộm. Nhóm nghiên cứu cho biết thêm, họ đã tiến hành tiêm ở trạng thái kích thích như nhau với chất nhạy quang ruteni tốt nhất, điều đó mở ra khả năng sử dụng các thủ thuật giống nhau đã được sử dụng cho chất nhạy quang ruteni để xử lý sự tái kết hợp bền này.

Theo một bài báo được công bố vào năm 1998, các nhà khoa học đã tổng hợp thành công pin năng lượng Mặt Trời nhạy thuốc nhuộm có tâm là kim loại sắt đầu tiên; năm 2000, họ chỉ ra nguyên nhân pin năng lượng Mặt Trời đó có khả năng không hoạt động. Hiện nay, các nhà khoa học đã có một cách tiếp cận cực kỳ thú vị, tổng hợp để thiết kế lại phân tử, đây là một trong những phương pháp có thể giải quyết được vấn đề trên.

Tham khảo thêm:

1 T C B Harlang et al, Nat. Chem., 2015, (DOI: 10.1038/nchem.2365)

2 S Ferrere and B A Gregg, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 843 (DOI: 10.1021/ja973504e)

3 J E Monat and J K McCusker, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 4092 (DOI: 10.1021/ja992436o)

Hoahocngaynay.com

Nguồn Chemistryworld.com

Hits smaller text tool iconmedium text tool iconlarger text tool icon

Comments powered by H2N2

Tin liên quan:
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

DANH MỤC TÀI LIỆU

Thay thế các kim loại quý trong pin năng lượng mặt trời