Om du vill få ut det mesta av solen, du måste förbättra prestandan för de material som används.

Ett tvärvetenskapligt team av tekniker vid Illinois -forskare har siktet inställt på att förbättra de material som möjliggör omvandling/fotokatalys av solenergi. Tillsammans, de har utvecklat en ny form av högpresterande solfotokatalysator baserad på kombinationen av TiO2 (titandioxid) och andra "metalliska" oxider som kraftigt förbättrar absorptionen av synligt ljus och främjar ett mer effektivt utnyttjande av solspektrumet för energitillämpningar.

"Detta är ett grundläggande nytt sätt att närma sig dessa frågor, "förklarade Lane Martin, som är biträdande professor vid Institutionen för materialvetenskap och teknik i Illinois. "Vår forskargrupp innehåller aspekter av kondenserad fysik, halvledarutrustning, och fotokemi för att möjliggöra nya prestanda. Från dessa material kan vi föreställa oss koldioxidneutral energiproduktion av rent brinnande bränslen, avloppsrening och sanering, och mycket mer.

"Som en uppföljning av vårt tidigare arbete, vi utökade vår upptäckt av nya starkt absorberande energimaterial, "Martin tillade." Det övergripande konceptet är att vi har utvecklat en ny form av högpresterande solfotokatalysator baserad på kombinationen av TiO2 och "metalliska" oxider. "Gruppens papper" Förbättrad fotoelektrokemisk aktivitet i alloxid heterojunction-enheter baserade på korrelerade "metalliska" oxider, "visas i tidningen, Avancerade material (Volym 25, Nummer 43, sidorna 6201–6206). Forskarna har också en patentansökan för detta arbete.

Enligt Martin tar forskningsrapporten upp den mest pressande begränsande faktorn för dessa material för applikationer - deras dåliga absorption av ljus.

"Detta papper täcker flera nya varianter där vi integrerar kemiskt kompatibla korrelerade" metalliska "oxider med modellen n-typ, brett bandgap oxid halvledare TiO2 för att producera högpresterande fotokatalytiska heterojunctions. Dessa sammansatta strukturer fungerar enligt principen om varm bärarinjektion från den 'metalliska' oxiden in i TiO2. "

Dessa effekter möjliggörs genom att utnyttja det varierande utbudet av korrelerad elektronfysik för vanliga metalloxidmaterial inklusive n-typ LaNiO3 (lantan nickelat), SrRuO3 (strontiumrutenat), och SrVO3 (strontiumvanadat) och p-typ La0.5Sr0.5CoO3 (lanthanum strontium kobaltit) och La0.7Sr0.3MnO3 (lantan strontium manganit). Dessa material har utförligt utforskats (individuellt) för deras nya elektroniska transport, magnetiska egenskaper, och andra exotiska fysiska fenomen och används allmänt som epitaxiella bottenelektroder i ferroiska heterostrukturer.

Martin noterade att ett av de nya material som studerades (La 0.5Sr0.5CoO3-baserade enheter) visade fotokatalytiska aktiviteter som är 27-, 6.2-, och 3 gånger större än för en TiO2-film med ett lager, nanopulver Degussa P25 prover, och den tidigare rapporten om enheter baserade på SrRuO3, respektive.