Als je het meeste uit de zon wilt halen, je moet de prestaties van de gebruikte materialen verbeteren.

Een interdisciplinair team van Engineering in Illinois-onderzoekers heeft zijn zinnen gezet op het verbeteren van de materialen die conversie/fotokatalyse van zonne-energie mogelijk maken. Samen, ze hebben een nieuwe vorm van hoogwaardige fotokatalysator op zonne-energie ontwikkeld op basis van de combinatie van TiO2 (titaniumdioxide) en andere "metaal" oxiden die de absorptie van zichtbaar licht aanzienlijk verbeteren en een efficiënter gebruik van het zonnespectrum voor energietoepassingen bevorderen.

"Dit is een fundamenteel nieuwe manier om deze zaken aan te pakken, " legde Lane Martin uit, die een assistent-professor is bij de afdeling Materials Science and Engineering in Illinois. "Onze onderzoeksgroep omvat aspecten van de fysica van de gecondenseerde materie, de techniek van het halfgeleiderapparaat, en fotochemie om nieuwe prestaties mogelijk te maken. Van deze materialen kunnen we ons een CO2-neutrale energieproductie van schoon brandende brandstoffen voorstellen, afvalwaterzuivering en -sanering, en nog veel meer.

"Als vervolg op ons eerdere werk, we hebben onze ontdekking van nieuwe sterk absorberende energiematerialen uitgebreid, " Martin voegde toe. "Het algemene concept is dat we een nieuwe vorm van hoogwaardige fotokatalysator op zonne-energie hebben ontwikkeld op basis van de combinatie van TiO2 en 'metaal' oxiden." op gecorreleerde 'metaal' oxiden, " verschijnt in het journaal, Geavanceerde materialen (Deel 25, Nummer 43, pagina's 6201–6206). Ook voor dit werk hebben de onderzoekers een octrooiaanvraag in behandeling.

Volgens Martin gaat het onderzoeksartikel in op de meest dringende beperkende factor van deze materialen voor toepassingen:hun slechte absorptie van licht.

"Dit artikel behandelt verschillende nieuwe variaties waarbij we chemisch compatibele gecorreleerde 'metaal' oxiden integreren met het model n-type, brede bandafstand oxide halfgeleider TiO2 om hoogwaardige fotokatalytische heterojuncties te produceren. Deze composietstructuren werken volgens het principe van injectie van hete drager van het 'metaal' oxide in het TiO2. "

Deze effecten worden mogelijk gemaakt door gebruik te maken van de uiteenlopende gecorreleerde elektronenfysica van veelvoorkomende metaaloxidematerialen, waaronder n-type LaNiO3 (lanthaannikkelaat), SrRuO3 (strontiumruthenaat), en SrVO3 (strontiumvanadaat) en p-type La0.5Sr0.5CoO3 (lanthaan strontium kobaltiet) en La0.7Sr0.3MnO3 (lanthaan strontium manganiet). Deze materialen zijn uitgebreid (individueel) onderzocht voor hun nieuwe elektronische transport, magnetische eigenschappen, en andere exotische fysische verschijnselen en worden veel gebruikt als epitaxiale bodemelektroden in ferro-heterostructuren.

Martin merkte op dat een van de nieuwe bestudeerde materialen (op La 0.5Sr0.5CoO3 gebaseerde apparaten) fotokatalytische activiteiten vertoonde die 27-, 6.2-, en 3 keer groter dan die voor een enkellaags TiO2-film, nanopoeder Degussa P25 monsters, en het eerdere rapport van apparaten op basis van SrRuO3, respectievelijk.