Si vous voulez profiter au maximum du soleil, il faut améliorer les performances des matériaux utilisés.

Une équipe interdisciplinaire de chercheurs en ingénierie de l'Illinois s'est fixé pour objectif d'améliorer les matériaux qui rendent possible la conversion/photocatalyse de l'énergie solaire. Ensemble, ils ont développé une nouvelle forme de photocatalyseur solaire haute performance basée sur la combinaison du TiO2 (dioxyde de titane) et d'autres oxydes "métalliques" qui améliorent considérablement l'absorption de la lumière visible et favorisent une utilisation plus efficace du spectre solaire pour les applications énergétiques.

« C'est une façon fondamentalement nouvelle d'aborder ces questions, " a expliqué Lane Martin, qui est professeur adjoint au Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'Illinois. "Notre groupe de recherche intègre des aspects de la physique de la matière condensée, ingénierie des dispositifs semi-conducteurs, et la photochimie pour rendre possible de nouvelles performances. À partir de ces matériaux, nous pouvons imaginer la production d'énergie neutre en carbone de combustibles à combustion propre, épuration et assainissement des eaux usées, et beaucoup plus.

« Dans le prolongement de nos travaux antérieurs, nous avons élargi notre découverte de nouveaux matériaux énergétiques fortement absorbants, " Martin a ajouté. " Le concept global est que nous avons développé une nouvelle forme de photocatalyseur solaire haute performance basée sur la combinaison du TiO2 et des oxydes " métalliques ". sur les oxydes « métalliques » corrélés, " apparaît dans le journal, Matériaux avancés (Tome 25, Numéro 43, pages 6201-6206). Les chercheurs ont également déposé une demande de brevet pour ce travail.

Selon Martin, le document de recherche aborde le facteur limitant le plus pressant de ces matériaux pour les applications - leur mauvaise absorption de la lumière.

"Cet article couvre plusieurs nouvelles variantes où nous intégrons des oxydes "métalliques" corrélés chimiquement compatibles avec le modèle de type n, semi-conducteur d'oxyde à large bande interdite TiO2 pour produire des hétérojonctions photocatalytiques hautes performances. Ces structures composites fonctionnent sur le principe de l'injection de porteurs chauds de l'oxyde « métallique » dans le TiO2. "

Ces effets sont rendus possibles en exploitant la gamme diversifiée de la physique des électrons corrélés des matériaux d'oxydes métalliques courants, y compris le LaNiO3 de type n (nickelate de lanthane), SrRuO3 (ruthénate de strontium), et SrVO3 (vanadate de strontium) et La0.5Sr0.5CoO3 de type p (cobaltite de strontium de lanthane) et La0.7Sr0.3MnO3 (manganite de strontium de lanthane). Ces matériaux ont été largement explorés (individuellement) pour leur nouveau transport électronique, Propriétés magnétiques, et d'autres phénomènes physiques exotiques et sont largement utilisés comme électrodes de fond épitaxiales dans les hétérostructures ferroïques.

Martin a noté que l'un des nouveaux matériaux étudiés (dispositifs à base de La 0.5Sr0.5CoO3) a démontré des activités photocatalytiques de 27, 6.2-, et 3 fois plus grand que celui d'un film TiO2 monocouche, échantillons de nanopoudre Degussa P25, et le rapport préalable des appareils basés sur SrRuO3, respectivement.