Preparation and application of carbon nanoparticle diode

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

14/494,299

專利證號

US 10,239,039 B2

專利獲證名稱

Preparation and application of carbon nanoparticle diode

專利所屬機關 (申請機關)

國立成功大學

獲證日期

2019/03/26

技術說明

本研究團隊以碳、氫、氧、氮合成出無金屬之氧化石墨烯量子點光觸媒，此光觸媒同時具有p型及n型半導體性質。在可見光照射下，可以達到完全水分解產生氫氣與氧氣反應。我們製備出來的量子點主要結構為氮原子鑲嵌在石墨烯量子點結構內，而量子點周圍有氧官能基鍵結，且平均粒徑為8 nm  1.8 nm，高度約3 nm。此量子點能隙為2.2 eV，可跨越水的氧化還原電位。在可見光照射下，分散在水中的量子點可以分解水產生氫氣及氧氣，氫氧比為2，達到完全分解水。此氧化石墨烯量子點具有p/n型的光化學二極體特性，碳的sp2團簇可提供為介面連結橋樑。p型的區域可當成產氫的活性點，n型區域則當成產氧的活性點，此電子傳遞形式可模擬光合作用。此無金屬，且由碳、氫、氧、氮所組成的半導體量子點是可以被用來當成高效率光分解水的媒介。 The NGO-QDs have a size of 8.1-1.8 nm, average thickness of 3 nm, and their structure consists of nitrogen-embedded graphene layers, with external planes decorated with oxygen functionalities. The 2.2-eV band gap of NGO-QDs encompasses the energy levels for water reduction and oxidation. Visible-light irradiation on NGO-QDs suspended in pure water results in the simultaneous evolution of H2 and O2, at a ratio of approximately 2:1. The NGO-QDs contain p-n type photochemical diodes, in which the carbon sp2 clusters serve as the interfacial junction. The active sites for H2 and O2 evolution are the p- and n-domains, respectively, and the reaction mimics biological photosynthesis. The metal-free NGO-QDs, which consist of C, H, O, and N, represent a highly promising medium for overall water-splitting under solar illumination.

備註

本會(收文號1110048580)同意該校111年7月26日成大產創字第1111102285號函申請終止維護專利(國立成功大學)

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