一種捕捉太陽能并將水分解成氫氣和氧氣的新材料

　　分析測試百科網訊 眾所周知，太陽能清潔且豐富，但是當太陽不發光時，人類必須將能量儲存在電池中或通過光催化過程來儲存能量。在光催化水分解中，光將水分離成氫氣和氧氣。然后，氫和氧可以在燃料電池中重新結合以釋放能量。

　　根據AIP出版社發表在Applied Physics Letters雜志上的一篇新文章，最近，一類鹵化物雙鈣鈦礦的新材料可能具有合適的分解水的特性。“如果我們能夠提出一種可用作水分解光催化劑的材料，那么這將是一個巨大的突破，”論文的一名合著者Feliciano Giustino說。研究人員曾嘗試過許多光催化材料，如二氧化鈦（TiO2）。 雖然二氧化鈦可以利用陽光來分解水，但效率不高，因為它不能很好地吸收可見光。到目前為止，沒有用于一般水分解的光催化材料已經商業化。

　　牛津大學的George Volonakis和Giustino使用超級計算機計算了四種鹵化物雙鈣鈦礦的量子能態，結果發現Cs2BiAgCl6和Cs2BiAgBr6是具有研究前景的光催化材料，因為它們吸收可見光的能力比TiO2好得多。此外，它們還產生具有足夠能量（或接近理想能量）的電子和空穴（正電荷不存在電子），這些電子和空穴可以將水分解成氫和氧。

　　Giustino說，很少有其他材料同時具備所有這些功能。“我們不能說這一定會奏效，但這些化合物似乎具有所有正確的特性。”

　　Giustino和他的團隊最初在尋找制造太陽能電池的材料時發現了這種類型的鈣鈦礦。 在過去的幾年中，鈣鈦礦材料通過串聯設計將鈣鈦礦電池直接集成到高效硅電池上從而提高了硅基太陽能電池的效率, 但它們含有少量鉛 如果它們被用于太陽能農場的能量收集，鉛可能會造成潛在的環境危害。

　　2016年，研究人員利用計算機模擬來識別替代材料從而發現了一種新型無鉛鈣鈦礦，其具有高效太陽能電池的潛力。 本文的研究表明這些新材料也可能會分解水。 這些新的雙鈣鈦礦不僅可以作為串聯太陽能電池的補充材料，而且在光催化等領域也很有前景，”Volonakis說。

　　盡管如此，新材料的分析仍然是理論性的，假設化合物形成完美的晶體。文章作者說，接下來的一步是讓實驗主義者看看這些材料是否在現實世界以及預測中發揮作用。與此同時，研究人員正在使用他們的計算技術來探索這些雙鈣鈦礦是否具有對光探測器等其他應用有用的特性。