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烏普薩拉大學的研究人員研究發現，氫氣和甲醇可以利用陽光以更可持續的方式生產。在這項研究中，研究人員開發出了一種新的半導體塗層材料，在將陽光與電力直接結合的過程中生產燃料。這項研究發表在《Nature Communications》上。
如今，氫氣和甲醇主要由石油或天然氣等化石資源生產。一個更環保、更有利於氣候的選擇是利用可持續的電力，在所謂的電解器中從水和二氧化碳中製造這些物質。這個過程需要以施加電壓的形式獲得電能。
科學家們設計了一種新的材料，通過利用陽光來補充電力，降低了這個過程中所需要的電壓。
為了捕捉陽光，他們使用了與太陽能電池中相同類型的半導體。這項研究的新穎之處在於，半導體上覆蓋了一種新的塗層材料，當太陽光照射時，這種材料可以從半導體中提取電子。這些電子就可以用於燃料形成反應，如生產氫氣。
這種塗層是一種 "金屬-有機框架"，一個由單個有機分子組成的三維網絡，這些分子在亞納米尺度上由微小的金屬連接器固定。這些分子捕捉陽光產生的電子，並將其從半導體表面移除，否則可能會發生不希望發生的化學反應。換句話說，塗層可以防止系統短路，進而實現電子的有效收集。
在測試中，研究人員發現，新設計大大降低了從半導體中提取電子所需的電壓。"我們的研究結果表明，創新的塗層可以用於改善半導體性能，從而以更低的電氣輸入要求來實現更節能的燃料生成。"烏普薩拉大學化學系教授Sascha Ott說。
論文標題為《Enhancing photovoltages at p-type semiconductors through a redox-active metal-organic framework surface coating》。