來源：科技日報
美國賓夕法尼亞州立大學的科學家近日在《納米快報》上發文稱，由自動排列、垂直定向的鈦鐵氧化物納米管陣列組成的薄膜，可在太陽光的照射下將水分解為氫氣和氧氣。這種新的光電解水技術費用低廉、汙染少，而且還可以不斷改進。
賓夕法尼亞州立大學的科學家曾經報導，在紫外線的照射下，鈦納米管陣列的光電轉換效率可達16.5%。二氧化鈦通常用於白漆和遮光劑，由於它具有很好的電荷轉移性和耐腐蝕性，因而有望成為廉價、長效的太陽能電池材料。不過，紫外線在太陽能光譜中只佔大約5%，研究人員需要找到一種方法，把材料的帶隙移至可見光譜。
研究人員推測，通過將低帶隙的半導體材料——赤鐵礦摻雜到二氧化鈦膜中，可以吸收更大範圍的太陽光。該校材料研究所電機工程教授克雷吉·格蘭姆斯領導的研究團隊將摻雜有氟的氧化錫塗布到玻璃基質上，然後再將鈦和鐵濺射到其上面，從而製造出了一種鈦—鐵金屬膜。該薄膜在乙烯乙二醇溶液中進行陽極電鍍，接著經氧氣退火2小時後結晶。經過對許多不同厚度、不同鐵含量的薄膜進行研究，他們得到了光電流強度為2毫安/平方釐米、光電轉換率為1.5%的薄膜。這是利用氧化鐵材料獲得的第二高的光電轉換率。
該團隊目前正試圖通過優化納米管結構以克服鐵的低電子空穴遷移性。通過減少鈦鐵氧化物納米管壁的厚度，研究人員希望，具有赤鐵礦帶隙的材料可以獲得接近12.9%的理論最大光電轉換率。
發展潔淨能源或替代新能源是未來能源建設的世界潮流，其中氫能是最佳選擇。由於氫、氧結合不會產生二氧化碳、二氧化硫和煙塵等汙染物，所以氫被看作是未來理想的潔淨能源，有「未來石油」之稱。（記者 劉霞）
責編：陳昌娥