科學家發明光催化水裂解新材料

太陽能清潔且豐富。不過，當沒有日光照射時，必須將其儲存在電池中，或者通過一個被稱為光催化的過程，將太陽能用於燃料生產。在光催化水裂解中，太陽能將水分解成氫和氧。隨後，氫和氧在燃料電池中被重新組合，以釋放能量。

日前發表於美國物理學會出版集團旗下期刊《應用物理學快報》的一篇論文顯示，如今，一類新材料——鹵化物雙鈣鈦礦可能剛好擁有裂解水的屬性。

「如果我們能發明一種被用作水裂解光催化劑的材料，這將是一個巨大的突破。」論文共同作者Feliciano Giustino表示。

此前，研究人員試驗了多種光催化材料，如二氧化鈦（TiO2）。雖然該材料能利用太陽能分解水，但效率不高，原因在於它無法很好地吸收可見光。迄今為止，還未有用於普通水裂解的光催化材料實現商業化。

來自英國牛津大學的George Volonakis和Giustino利用超級計算機計算了4種鹵化物雙鈣鈦礦的量子能量狀態。他們發現，Cs2BiAgCl6和Cs2BiAgBr6是最有前景的光催化材料，因為它們能比TiO2更好地吸收可見光。同時，兩者能產生擁有充足能量從而將水分解成氫和氧的電子和空穴。

Giustino表示，極少有材料同時具備所有這些特徵。「我們不能說這肯定行得通，但這些化合物似乎擁有全部合適的屬性。」

Giustino及其團隊最初在尋找製造太陽能電池的材料時發現了這種鈣鈦礦。過去幾年間，鈣鈦礦引發廣泛關注，因為它可提高串聯設計硅基太陽能電池的效率。串聯設計可將鈣鈦礦電池直接集成到高效硅電池上，但它們含有少量鉛。如果被用於太陽能電站的能量收集，鉛可能造成潛在的環境危害。

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