氮化鈦納米顆粒實(shí)現(xiàn)太陽能利用新突破

【電纜網(wǎng)訊】近日，日本國立研究所材料納米構(gòu)造中心納米系統(tǒng)光子學(xué)組研究團(tuán)隊(duì)通過數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn)，過渡金屬氮化物和碳化物納米顆粒能有效吸收陽光。同時(shí)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)?shù)�化物納米顆粒分散于水中時(shí)，會迅速提升水溫。通過有效利用太陽光，這些納米顆粒可能被應(yīng)用于水的加熱和蒸餾。

水和空氣加熱占家庭能源消耗的55%。如果陽光可以高效地轉(zhuǎn)化為熱量，那么無需使用電能來加熱水和空氣將成為可能，從而減少二氧化碳的排放量。利用常規(guī)的太陽能集熱器和集熱管吸收陽光的方法會由于熱傳導(dǎo)方式導(dǎo)致熱量損失。由于納米顆粒分散在介質(zhì)中時(shí)可直接加熱包括水在內(nèi)的介質(zhì)，因此而備受關(guān)注。

最近，上述研究團(tuán)隊(duì)和日本國立研究所環(huán)境與能源材料部高級研究員naotoumezawa共同通過第一性原理計(jì)算來尋找適合光熱轉(zhuǎn)換的納米顆粒材料，并估算其物理性能。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，過渡金屬氮化物和碳化物——陶瓷能夠高效吸收陽光。

此外，在將氮化鈦（tin）從眾多過渡金屬氮化物中挑選出后，研究團(tuán)隊(duì)將tin納米顆粒分散進(jìn)水中，并對水溶液進(jìn)行光照。在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)tin納米顆粒能以接近90%的高效率將陽光轉(zhuǎn)化為熱量。由于tin納米顆粒表現(xiàn)出寬帶等離子體共振，因此在每個(gè)納米顆粒基上tin納米顆粒的陽光吸收效率可能比金、碳納米顆粒的更高。

在未來的研究中，該團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃將所得成果應(yīng)用于地?zé)帷⑺疅帷⑽鬯�和海水的蒸餾上。除了這個(gè)項(xiàng)目，該研究團(tuán)隊(duì)還致力于其他納米顆粒的應(yīng)用，諸如介于聚合物和納米顆粒之間的高分子材料的發(fā)展、納米顆粒介導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)研究。

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