新型無鉛雙鈣鈦礦是一種有潛力的太陽能裂解光催化劑。

太陽能是清潔和豐富的。但當(dāng)太陽不發(fā)光時，你必須將能量儲存在電池中，或者通過一種叫做光催化的過程——在這個過程中，太陽能被用來制造燃料。在光催化水分解中，陽光將水分解成氫和氧。然后氫和氧可以在燃料電池中重組以釋放能量。

現(xiàn)在，根據(jù)AIP出版社在《應(yīng)用物理快報》上發(fā)表的一篇新論文，一種新型材料——鹵化物雙鈣鈦礦——可能具有分裂水的正確性質(zhì)。

論文的作者之一Feliciano Giustino說:“如果我們能找到一種可以用作水分解光催化劑的材料，那將是一個巨大的突破?！?/p>

研究人員以前曾試驗過許多光催化材料，如二氧化鈦(TiO2)。雖然TiO2可以利用太陽光來分解水，但它的效率很低，因為它不能很好地吸收可見光。到目前為止，還沒有用于一般水分離的光催化材料商業(yè)化。

牛津大學(xué)的George Volonakis和Giustino用超級計算機計算出了四個鹵化物雙鈣鈦礦的量子能態(tài)，他們發(fā)現(xiàn)Cs2BiAgCl6和Cs2BiAgBr6比TiO2更好地吸收可見光，是很有前途的光催化材料。它們還會產(chǎn)生電子和空穴(沒有電子的正電荷)，它們有足夠的能量(或接近理想的能量)將水分解成氫和氧。

Giustino說，幾乎沒有其他材料同時具備所有這些特性?！拔覀儾荒苷f這肯定有效，但這些化合物似乎具有所有正確的性質(zhì)。”

Giustino和他的團隊最初是在尋找制造太陽能電池的材料時發(fā)現(xiàn)了這種鈣鈦礦。在過去的幾年里，鈣鈦礦已經(jīng)成為提高硅基太陽能電池效率的材料，通過串聯(lián)設(shè)計將鈣鈦礦直接集成到高效硅電池上，但是它們含有少量的鉛。如果它們被用于太陽能農(nóng)場的能量收集，鉛可能會造成潛在的環(huán)境危害。

在2016年，通過計算機模擬來識別替代材料，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型無鉛鈣鈦礦，它具有高效太陽能電池的潛力。目前的研究表明，這些新材料也可以分解水。Volonakis說:“這些新型的雙鈣鈦礦不僅有望成為串聯(lián)太陽能電池的補充材料，而且在光催化等領(lǐng)域也很有前景?！?/p>

盡管如此，新的分析是理論上的，假設(shè)化合物形成完美的晶體。作者說，下一步是讓實驗人員看看這些材料在現(xiàn)實世界中的效果是否和預(yù)測的一樣好。與此同時，研究人員正在使用他們的計算技術(shù)來探索這些雙鈣鈦礦是否具有其他應(yīng)用如光探測器的特性。