ENN環(huán)境新聞精粹 2021年2月18日

科學家已經(jīng)證明，修飾電極表面最頂層的原子層可以對太陽能水分解的活性產(chǎn)生顯著影響。正如芝加哥大學在2月18日的《自然能源》雜志上所報道的那樣，表面上具有更多鉍（相對于釩來說）的釩酸鉍電極在吸收太陽光能量時會產(chǎn)生大量電流。該光電流驅(qū)動化學反應，將水分解為氧氣和氫氣。氫氣可以儲存起來，以后用作清潔燃料。由于氫氣與氧氣重新結(jié)合，在燃料電池中發(fā)電時僅產(chǎn)生水，因此氫氣可以幫助我們實現(xiàn)清潔、可持續(xù)的能源未來。

功能納米材料中心（CFN）界面科學和催化小組的研究員得出研究結(jié)論：表面終止會改變系統(tǒng)的界面能，或者改變頂層與主體的相互作用。以鉍為末端的表面表現(xiàn)出的光電流比以釩為末端的表面要高出50%。同時芝加哥大學和美國能源部阿貢國家實驗室研究者也認為：從原子水平上了解表面改性的起源來研究表面改性是極具挑戰(zhàn)性的，這需要緊密地進行實驗和理論研究。

通過實驗和理論的緊密結(jié)合，科學家們在原子水平上證明了光電極表面成分的變化如何在光電化學性能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。釩酸鉍是一種有前途的用于太陽能水分解的電極材料，因為它強烈吸收各種波長范圍內(nèi)的陽光，并且在水中保持相對穩(wěn)定。在過去的幾年中，研究人員完善了一種精確生長這種材料的單晶薄膜的方法：高能激光脈沖撞擊真空室內(nèi)的多晶釩酸鉍表面。來自激光的熱量使原子蒸發(fā)并降落在基材（基板）的表面上，形成薄膜。