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美发明钛铁阳极电镀膜光电解水新技术

鏃ユ湡;2019-06-14  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

  美国宾夕法尼亚州立大学的科学家近日在《纳米快报》上发文称,由自动排列、垂直定向的钛铁氧化物纳米管阵列组成的薄膜,可在太阳光的照射下将水分解为氢气和氧气。这种新的光电解水技术费用低廉、污染少,而且还可以不断改进。

  宾夕法尼亚州立大学的科学家曾经报道,在紫外线的照射下,钛纳米管阵列的光电转换效率可达16.5%。二氧化钛通常用于白漆和遮光剂,由于它具有很好的电荷转移性和耐腐蚀性,因而有望成为廉价、长效的太阳能电池材料。不过,紫外线在太阳能光谱中只占大约5%,研究人员需要找到一种方法,把材料的带隙移至可见光谱。

  研究人员推测,通过将低带隙的半导体材料———赤铁矿掺杂到二氧化钛膜中,可以吸收更大范围的太阳光。该校材料研究所电机工程教授克雷吉·格兰姆斯领导的研究团队将掺杂有氟的氧化锡涂布到玻璃基质上,然后再将钛和铁溅射到其上面,从而制造出了一种钛—铁金属膜。该薄膜在乙烯乙二醇溶液中进行阳极电镀,接着经氧气退火2小时后结晶。经过对许多不同厚度、不同铁含量的薄膜进行研究,他们得到了光电流强度为2毫安/平方厘米、光电转换率为1.5%的薄膜。这是利用氧化铁材料获得的第二高的光电转换率。

  该团队目前正试图通过优化纳米管结构以克服铁的低电子空穴迁移性。通过减少钛铁氧化物纳米管壁的厚度,研究人员希望,具有赤铁矿带隙的材料可以获得接近12.9%的理论最大光电转换率。

  发展洁净能源或替代新能源是未来能源建设的世界潮流,其中氢能是最佳选择。由于氢、氧结合不会产生二氧化碳、二氧化硫和烟尘等污染物,所以氢被看作是未来理想的洁净能源,有“未来石油”之称。


 
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