中國科學技術(shù)大學3日消息，該校俞書宏教授團隊與多倫多大學薩金特團隊合作制備人造納米“竹子”，充分利用太陽能，并將其有效轉(zhuǎn)化為氫能源，效率提高了一個數(shù)量級。
相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然·通訊》上。
近年來，科學家們通過設計新型半導體納米材料以捕獲太陽能并實現(xiàn)高效光化學轉(zhuǎn)化，但如何降低成本、進一步提高轉(zhuǎn)化效率實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。
俞書宏教授團隊與薩金特團隊合作，設計了一種“脈沖式軸向外延生長”方法，成功制備了尺寸、結(jié)構(gòu)可調(diào)的一維膠體量子點——納米線分段異質(zhì)結(jié)，該結(jié)構(gòu)是類似竹節(jié)結(jié)構(gòu)的納米“竹子”復合異質(zhì)結(jié)，可以充分利用太陽能，并將其有效轉(zhuǎn)化為氫能源。
據(jù)介紹，這種人造納米“竹子”的竹節(jié)和竹莖，分別由兩種不同的半導體材料組成，二者交替生長，非常類似于竹子生長過程。研究人員設計的這種獨特生長方式，可以精確控制每根人造納米“竹子”的粗細、節(jié)數(shù)以及每個竹節(jié)的間距。這種豐富的調(diào)控能力為進一步開發(fā)利用該類材料提供了更多的空間。
此外，研究者發(fā)現(xiàn)，此類人造納米“竹子”中不同組分之間存在協(xié)同效應，二者的取向結(jié)合極大地提升了單一材料所具有的性能。相比于單一材料，納米“竹子”的太陽能制氫效率提高了一個數(shù)量級，這為今后設計開發(fā)新型高效太陽能制氫材料提供了新途徑。
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