大阪大学研制出新型制氢材料

据外国媒体报道：全球气候变化和能源危机使人们迫切需要替代化石燃料，氢气可以与氧气反应释放能量，而只有水作为副产物被排放，因而成为最清洁的能源之一。然而，地球上大部分的氢原子都以水或其他分子的形式存在，不能直接用于发电。

虽然可以使用电解水的方法来制取氢气，但是这需要更多的电能，光解水通常使用太阳能驱动，即所谓的“太阳能到氢”转化。类似于氧化钛的半导体材料具有宽带隙，是光解水的典型催化剂，然而，这些材料不是有效的，因为只有紫外线（UV）部分的光被吸收，而太阳光谱的其他部分则被浪费了。

现在，大阪大学的一个团队已经开发了一种吸收更大范围太阳光谱的材料，这种材料由3部分复合而成，具有极高的太阳能吸收和光解水的效率。其核心是传统的半导体氧化钛镧（LTO），LTO表面是由微小的金斑点构成的纳米颗粒，最后，与作为光吸收剂的元素黑磷（BP）的超薄片混合。

团队负责人Tetsuro Majima表示，BP是太阳能应用中的特殊材料，研究人员可以通过改变其厚度来调整吸收光的频率，这使得新材料可以吸收可见光甚至其他红外光，这无法通过LTO单独实现。

通过吸收所有宽频电磁波，BP被刺激释放电子，然后将其传导到涂覆LTO的金纳米颗粒，金纳米颗粒也可吸收可见光，使得更多地电子跃迁，然后BP和金纳米颗粒中的自由电子将转移到LTO半导体中，成为分解水的电流。

新材料不仅通过扩展吸收光谱范围提高效率，也通过BP和LTO的二维材料之间的独特界面引起的更有效的电子传导增强。因此，该材料的活性比纯LTO高60倍。通过增加太阳能生产清洁能源的数量，这种材料可以帮助清理环境，研究人员希望对该机制的研究将推动光催化技术的新进展。