铁锈纳米网成高效水分解平台

2011-2-11 09:02 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网2月10日报道,美国波士顿大学最近开发出一种从水中捕获氢的新型清洁燃料技术:用硅化钛(TiSi2)微金属丝做内芯,再包上一层普通的铁锈(三氧化二铁)外层编成纳米网,创造出一种经济高效的水分解平台。相关研究发表在《美国化学协会会刊》网络版上。

  在水中通电也能将水分解成氧气和氢气,但电解水成本昂贵。获得清洁能源需要大规模分解水,因此必须找到一种经济高效的方法。波士顿大学化学副教授王顿威(音译)和研究小组2008年时最先发明了纳米网,此后纳米网作为一种新兴的清洁能源技术平台,显出越来越多的优势。

  王顿威介绍说,用来编织纳米网的线材只有人类头发直径的1/400粗细,使纳米网表面积更大,芯材硅化钛这种容易获得的半导体能使系统导电性大大加强,因此纳米网能有效收集电荷,使光子到电荷的转换实现最大化。涂层材料铁锈来自赤铁矿,是一种储量丰富的氧化铁矿石。但受自身属性限制,氧化铁导电性很差,而通过给它引入另一种导电性强的内芯通道,专门用于传送电荷,大大增强了纳米网的输电能力。

  光电流直接来自纳米网平台,氧化铁无需用氧气催化就能有效吸收光线,从而降低了成本。研究人员指出,在没有任何释氧催化剂条件下,在电位条件为1.23伏和1.53伏对抗可逆氢电极状态下,分别获得了每平方厘米1.6毫安和2.7毫安的光电流。

  王顿威解释说:“我们只显示了纳米网在不用催化剂条件下的性能水平,而最新研究显示,加入催化剂能进一步提高赤铁矿的效能。”这种独特的纳米结构将大大拓宽现有材料在清洁能源领域的应用,并在以半导体为基础的水分解输电技术领域运用前景广阔。