El nanomaterial altamente conductor tiene una amplia gama de aplicaciones. Cuando se utiliza en un purificador de aire, proporciona una superautopista de agrafeno para un transporte de electrones más rápido, permitiendo una eliminación de contaminantes más eficiente. Crédito:nobeastsofierce | 123rf
Un equipo de la Universidad Politécnica de Hong Kong (PolyU) desarrolló una nueva nanoestructura incrustada en una nanofibra semiconductora que da como resultado una excelente conductividad. El nanocompuesto se dirige a un inhibidor clave de la conductividad, con el potencial de mejorar una amplia gama de aplicaciones, de baterías y células solares, a los dispositivos de purificación de aire.
Si bien los semiconductores se utilizan ampliamente, su eficacia se ha visto limitada por el proceso natural de los electrones fotogenerados en la recombinación con 'agujeros', o posibles puntos de reposo de electrones. Esto reduce la corriente en movimiento de electrones generada por luz o energía externa y, Como consecuencia, reduce la eficiencia del dispositivo. El Departamento de Ingeniería Mecánica de PolyU diseñó una nanofibra compuesta que esencialmente proporciona una superautopista dedicada para el transporte de electrones una vez que se generan. eliminando el problema de la recombinación de huecos de electrones.
La innovación fue galardonada con la Medalla de Oro con Felicitaciones del Jurado en la 45a Exposición Internacional de Invenciones de Ginebra en 2017.
El equipo evitó la recombinación insertando una nanoestructura altamente conductora hecha de nanotubos de carbono y grafeno en un dióxido de titanio (TiO 2 ) nanofibras compuestas. Los electrones y las cargas se pueden transportar de manera eficiente en el núcleo de grafeno tan pronto como se generan. antes de recombinarse con los 'agujeros' en la nanofibra. Dirigido por Wallace Leung, el equipo ha probado la eficacia del nanocompuesto en células solares y fotocatalizadores de purificación de aire.
Incorporaron el nanocompuesto en el TiO 2 componente de células solares sensibilizadas con colorante y de perovskita, que están bajo investigación como alternativas a las células solares convencionales basadas en silicio. El nanocompuesto aumentó las tasas de conversión de energía de las células solares entre un 40% y un 66%.
TiO 2 Las nanopartículas son el material fotocatalizador más utilizado en los dispositivos de desinfección o purificación de aire disponibles comercialmente. Sin embargo, TiO 2 solo se puede activar con luz ultravioleta, lo que lo hace mucho menos efectivo en interiores. También es ineficaz para convertir el óxido nítrico (NO) en dióxido de nitrógeno (NO 2 ), a una tasa inferior al 10 por ciento.
Cuando la nanoestructura de PolyU se incrustó en un fotocatalizador, proporcionó una superautopista de grafeno para que los electrones se transportaran más rápidamente para generar superaniones para oxidar los contaminantes absorbidos, bacterias y virus. El núcleo de grafeno también aumentó significativamente la superficie expuesta para absorber la luz y atrapar moléculas dañinas. También recogió más energía luminosa en todas las longitudes de onda. La nanofibra semiconductora convirtió aproximadamente el 70 por ciento de NO en NO 2 , siete veces más que el TiO simple 2 nanopartículas.
También probaron qué tan bien su nanoestructura descompone el formaldehído, un desagradable compuesto orgánico volátil que se encuentra comúnmente en edificios nuevos o renovados y automóviles nuevos. El fotocatalizador de grafeno incrustado de PolyU nuevamente fue capaz de descomponer tres veces más formaldehído que TiO 2 nanopartículas sin la nanoestructura añadida.
El nuevo nanocompuesto tiene una amplia gama de otras aplicaciones potenciales, como la generación de hidrógeno por división del agua, sensores biológico-químicos con mayor velocidad y sensibilidad, y baterías de litio con menor impedancia y mayor capacidad de almacenamiento.
