碾米從稻殼中分離出來(lái)，每年在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生約1億噸稻殼廢料。日本科學(xué)家利用回收稻殼創(chuàng)造了首臺(tái)硅量子點(diǎn)LED燈，其以一種低成本、環(huán)保的方式將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為最先進(jìn)的發(fā)光二極管。研究成果近日發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊《ACS可持續(xù)化學(xué)與工程》上。
該研究的主要作者、日本廣島大學(xué)自然科學(xué)基礎(chǔ)研究與開發(fā)中心化學(xué)教授齋藤健一說(shuō)：“由于典型的量子點(diǎn)通常涉及有毒物質(zhì)，如鎘、鉛或其他重金屬，在使用納米材料時(shí)，環(huán)境問題經(jīng)常被考慮。我們提出的量子點(diǎn)工藝和制造方法將這些擔(dān)憂降至最低。”
研究團(tuán)隊(duì)使用碾磨、熱處理和化學(xué)蝕刻相結(jié)合的方法來(lái)處理稻殼二氧化硅：首先，他們碾磨稻殼，并通過(guò)燃燒碾磨的稻殼中的有機(jī)化合物來(lái)提取二氧化硅粉末；其次，他們將生成的二氧化硅粉末在電爐中加熱，通過(guò)還原反應(yīng)獲得硅粉；第三，經(jīng)過(guò)化學(xué)蝕刻進(jìn)一步得到3納米的純化硅粉；最后，對(duì)其表面進(jìn)行化學(xué)功能化處理，使其具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和在溶劑中的分散性，用3納米的納米晶顆粒制備了發(fā)光在橙紅色范圍內(nèi)的硅量子點(diǎn)，發(fā)光效率超過(guò)20%。
研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的化學(xué)合成方法使他們能夠評(píng)估硅量子點(diǎn)LED的光學(xué)和光電性能，包括二氧化硅、硅粉和硅量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、合成產(chǎn)量和性能。該團(tuán)隊(duì)的下一步工作包括在硅量子點(diǎn)和LED中開發(fā)出更高的發(fā)光效率。他們還將探索生產(chǎn)除了橙紅色以外的硅量子點(diǎn)LED的可能性。
