具有獲取太陽能,把水分解成氫氣和氧氣潛在特性的新材料

　　如上圖所示，一種新型的、無鉛的雙鈣鈦礦作為太陽能分解水的潛在光催化劑

　　眾所周知，太陽能是十分清潔豐富的能源來源。但是當太陽落山時，你必須把能量儲存在電池中或者通過一種叫做光催化的過程實現太陽能燃料製造。在光催化分解水的過程中，陽光將水分解為氫和氧，然後氫和氧可以在燃料電池中重新組合以釋放能量。

　　研究人員最近發現的一種新的滷化物雙鈣鈦礦材料，可能恰好具有分解水的特性，這一研究最近發表於《應用物理學快報》雜誌上。

　　該論文的共同著作者Giustino說：「如果我們能找到一種可以用作水分解光催化劑的材料，那麼這將是一個巨大的突破。」

　　研究人員曾嘗試過許多光催化材料，如二氧化鈦（TiO2）。雖然TiO2可以利用陽光分裂水，但它效率低下，因為它不能很好地吸收可見光。到目前為止，商業上不存在可以用於進行水分解的光催化材料。

　　利用超級計算機計算了四種滷化物雙鈣鈦礦的量子能態，牛津大學的Volonakis和Giustino發現，CS2BiAgCl 6和CS2BiAgBr6能比TiO2吸收更多的可見光，是非常有前途的光催化材料，。它們還產生電子和空穴（正電荷不存在電子），它們有足夠的能量（或者幾乎理想的能量）可以將水分解成氫和氧。

　　Giustino說，很少有其他材料同時具有這些特徵。我們不能說這肯定會奏效，但這些化合物似乎具有所有正確的特性。

　　Giustino和他的團隊最初是在尋找製造太陽能電池材料時發現了這種類型的鈣鈦礦。在過去的幾年中，鈣鈦礦具有提高通過串聯設計的矽基太陽能電池的效率，可以將鈣鈦礦電池直接集成到高效率矽電池上。但它們含有少量的鉛。如果它們被用於太陽能發電廠的能量收集，鉛可能會帶來潛在的環境危害。

　　「在2016年，利用計算機模擬來識別替代材料，研究人員發現了一種新型的具有高效率太陽能電池的無鉛鈣鈦礦。本文顯示這些新材料也可能分裂水。這些新的雙鈣鈦礦不僅有助於串聯太陽能電池的互補材料，而且在光催化等領域也很有前途，」Volonakis說。

　　然而，新的分析只是理論層面的，如果化合物形可以成完美的晶體，下一步是讓實驗者們了解以及預測物質在現實世界中的作用，作者說道。與此同時，研究人員正在使用他們的計算技術來探究這些雙鈣鈦礦是否對其他應用如光探測器有用。