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科学家发明光催化水裂解新材料

2018-07-11 09:00 来源:中国科学报 
2018-07-11 09:00:43来源:中国科学报作者:责任编辑:赵清建

  太阳能清洁且丰富。不过,当没有日光照射时,必须将其储存在电池中,或者通过一个被称为光催化的过程,将太阳能用于燃料生产。在光催化水裂解中,太阳能将水分解成氢和氧。随后,氢和氧在燃料电池中被重新组合,以释放能量。

  日前发表于美国物理学会出版集团旗下期刊《应用物理学快报》的一篇论文显示,如今,一类新材料——卤化物双钙钛矿可能刚好拥有裂解水的属性。

  “如果我们能发明一种被用作水裂解光催化剂的材料,这将是一个巨大的突破。”论文共同作者Feliciano Giustino表示。

  此前,研究人员试验了多种光催化材料,如二氧化钛(TiO2)。虽然该材料能利用太阳能分解水,但效率不高,原因在于它无法很好地吸收可见光。迄今为止,还未有用于普通水裂解的光催化材料实现商业化。

  来自英国牛津大学的George Volonakis和Giustino利用超级计算机计算了4种卤化物双钙钛矿的量子能量状态。他们发现,Cs2BiAgCl6和Cs2BiAgBr6是最有前景的光催化材料,因为它们能比TiO2更好地吸收可见光。同时,两者能产生拥有充足能量从而将水分解成氢和氧的电子和空穴。

  Giustino表示,极少有材料同时具备所有这些特征。“我们不能说这肯定行得通,但这些化合物似乎拥有全部合适的属性。”

  Giustino及其团队最初在寻找制造太阳能电池的材料时发现了这种钙钛矿。过去几年间,钙钛矿引发广泛关注,因为它可提高串联设计硅基太阳能电池的效率。串联设计可将钙钛矿电池直接集成到高效硅电池上,但它们含有少量铅。如果被用于太阳能电站的能量收集,铅可能造成潜在的环境危害 。(徐徐)

[责任编辑:赵清建]

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