tin納米顆粒實現(xiàn)太陽能利用新突破

近日，日本國立研究所材料納米構造中心納米系統(tǒng)光子學組研究團隊通過數(shù)值計算發(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。同時實驗證實，當?shù)锛{米顆粒分散于水中時，會迅速提升水溫。通過有效利用陽光，這些納米顆?？赡鼙粦糜谒募訜岷驼麴s。

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方式導致熱量損失。由于納米顆粒分散在介質(zhì)中時可直接加熱包括水在內(nèi)的介質(zhì)，因此而備受關注。

最近，上述研究團隊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算來尋找適合光熱轉換的納米顆粒材料，并估算其物理性能。研究團隊發(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，研究團隊將tin納米顆粒分散進水中，并對水溶液進行光照。在這項實驗中，研究團隊證實tin納米顆粒能以接近90%的高效率將陽光轉化為熱量。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，該團隊正計劃將所得成果應用于地熱、水熱、污水和海水的蒸餾上。除了這個項目，該研究團隊還致力于其他納米顆粒的應用，諸如介于聚合物和納米顆粒之間的高分子材料的發(fā)展、納米顆粒介導的化學反應研究。