斯科尔科沃科技学院 学分:斯科尔科沃科技学院 来自MSU罗蒙诺索夫州立大学的斯科尔特奇科学家和他们的同事开发了一种硅回收的新方法
他们的研究发表在美国化学学会可持续化学与工程
越来越多的太阳能电池板使用硅
太阳能电池板的使用寿命通常为25至30年，随着时间的推移，它们往往会降解并产生更少的电能，这使得硅废料的回收成为一个热点问题
如果我们不采取措施回收硅废料，到2050年，我们的星球将会堆满6000万吨用过的光伏板
通过处理硅废物回收问题，将硅转化为氧化硅纳米粒子对环境具有重要意义，并为科学和工业的各种用途提供了新的纳米粒子来源
由斯坦尼斯拉夫·埃弗拉申领导的一组研究人员展示了一种将硅片在水溶液中转化为纳米颗粒的简单且100%有效的方法，斯坦尼斯拉夫·埃弗拉申是CDMM斯科勒特设计、制造和材料中心的高级研究科学家
这一发现有助于找到一种不使用有毒化学物质的环境友好的硅回收方法
新的可控转换过程能够控制纳米粒子的尺寸，然后可以在光学、光子学、医学和其他领域重复使用
“使用过的面板在水环境中通过水热合成转化成纳米粒子
这个过程的好处是，纳米粒子的尺寸可以控制在8到50纳米的范围内，而不需要使用很多设备，”埃弗拉申解释说
研究人员在实验中使用了三种类型的硅片:高电阻率硅片、氮掺杂硅片和磷掺杂硅片
他们基于密度泛函理论的理论计算表明，即使不使用氨作为催化剂，硅氢键也能在高比表面积板上形成
还可以通过使用添加剂(例如磷和硼掺杂剂)和分子缺陷(在太阳能电池板的情况下)来加速反应
“绝大多数用于合成氧化硅纳米粒子的方法都是基于自下而上的方法，因此使用醇盐作为前驱体
相比之下，我们的方法是一种自上而下的方法，使用大块硅作为源，这创造了大量的优势，如简单性、可扩展性和可控的粒度分布
温度和水解时间是影响粒度分布的合成关键参数
我们注意到，酸碱度的增加对颗粒形成速率有很大的影响
这就是我们使用氨水的原因，氨水可以让反应在水介质中进行得更快，”斯科尔泰克公司的朱莉娅·邦达雷瓦说
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“我们决定找出纳米粒子在这个过程中是如何形成的
为了做到这一点，我们使用了一个异质成核模型，其中有限数量的成核中心分布在硅源表面，”斯科尔特奇的高级研究科学家蒂穆尔·阿斯利亚莫夫说
除了纯硅，科学家们还使用了基于硅-氧化铟锡异质结构的工业太阳能电池板，这种电池板的性能与硅电池板相同，并成功转化为纳米粒子
这项研究标志着硅废料的环境安全回收和创造氧化硅纳米粒子的新来源的一个重要里程碑
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