Преимущества и перспективы использования кремниевых наноструктур для фотокаталитической генерации водорода

G. Mussabek; D. Yermukhamed; S.Z. Baktygerei; R.B. Assilbayeva; M.N. Kalimoldayev; G.A. Amirkhanova; V. Sivakov

doi:10.26577/RCPh.2020.v74.i3.08

Авторы

G. Mussabek Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті; Ақпараттық және есептеуіш технологиялар институты, Алматы, Қазақстан http://orcid.org/0000-0002-1177-1244
D. Yermukhamed Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті, Алматы, Қазақстан http://orcid.org/0000-0002-6075-5160
S.Z. Baktygerei Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті, Алматы, Қазақстан http://orcid.org/0000-0002-1426-6374
R.B. Assilbayeva Yessenov University, Ақтау, Қазақстан http://orcid.org/0000-0002-4354-8469
M.N. Kalimoldayev Ақпараттық және есептеуіш технологиялар институты, Алматы, Қазақстан http://orcid.org/0000-0003-0025-8880
G.A. Amirkhanova Ақпараттық және есептеуіш технологиялар институты, Алматы, Қазақстан http://orcid.org/0000-0003-3933-5476
V. Sivakov Лейбниц атындағы Фотондық технологиялар институты, Йена, Германия http://orcid.org/0000-0002-3272-501X

DOI:

10.26577/RCPh.2020.v74.i3.08

Ключевые слова:

кремний наноқұрылымдары, фотокатализ, судың ыдырауы., silicon nanostructures, photocatalysis, water splitting

Аннотация

Водородная энергетика является одним из перспективных экологичных направлений развития современной энергетики, а производство водорода из воды с использованием катализатора и солнечной энергии является одним из простых и доступных методов получения необходимого топлива. Поиск подходящих полупроводников для использования в качестве фотокатализаторов в реакции расщепления воды на молекулярный водород и кислород считается актуальной темой. Настоящая работа посвящена обзору современных литературных данных по получению, описанию основных физико-химических свойств и применению кремниевых наноструктур различной геометрии в качестве фотокатализаторов для генерации водорода путем разложения воды. В работе приводится описание различных методов получения и синтеза кремниевых наноматериалов с различной геометрией: кремниевых нанонитей, кремниевых наночастиц, кремниевых наноточек и пористых структур и их основных физико-химических свойств. Также приводятся данные о преимуществах и недостатках использования гетеропереходных гибридных наноматериалов, получаемых на основе кремиевых наноструктур в фотокаталитических процессах для увеличения эффективности выделения водорода. На основе данных опубликованных экспериментальных и теоретических работ также обсуждается механизм фотокаталитического разложения воды при освещении солнечным светом и использовании кремниевых наноструктур в качестве полупроводникового катализатора реакций. В заключении приведена оценка состояния проблемы получения и исследования фотокаталитических свойств кремниевых наноструктур.