碾米從稻殼中分離出來，每年在全球范圍內(nèi)產(chǎn)生約1億噸稻殼廢料。日本科學家利用回收稻殼創(chuàng)造了首臺硅量子點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)化為最先進的發(fā)光二極管。研究成果近日發(fā)表在美國化學學會期刊《ACS可持續(xù)化學與工程》上。
該研究的主要作者、日本廣島大學自然科學基礎研究與開發(fā)中心化學教授齋藤健一說：“由于典型的量子點通常涉及有毒物質(zhì)，如鎘、鉛或其他重金屬，在使用納米材料時，環(huán)境問題經(jīng)常被考慮。我們提出的量子點工藝和制造方法將這些擔憂降至最低。”
研究團隊使用碾磨、熱處理和化學蝕刻相結(jié)合的方法來處理稻殼二氧化硅：首先，他們碾磨稻殼，并通過燃燒碾磨的稻殼中的有機化合物來提取二氧化硅粉末；其次，他們將生成的二氧化硅粉末在電爐中加熱，通過還原反應獲得硅粉；第三，經(jīng)過化學蝕刻進一步得到3納米的純化硅粉；最后，對其表面進行化學功能化處理，使其具有較高的化學穩(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，發(fā)光效率超過20%。
研究團隊開發(fā)的化學合成方法使他們能夠評估硅量子點LED的光學和光電性能，包括二氧化硅、硅粉和硅量子點的結(jié)構、合成產(chǎn)量和性能。該團隊的下一步工作包括在硅量子點和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LED的可能性。
