محققان در آمريکا براي ايجاد نقايصي در ساختار نانوبلورهاي دي‌اکسيد تيتانيوم از فرايند هيدروژناسيون استفاده کرده‌اند. ايجاد اين نقايص منجر به افزايش جذب نور خورشيد توسط اين نانوبلورها شده است. اين محققان اميد دارند که تيتانياي سياه توليد شده را بتوانند براي توليد پيل هيدروژني ارزان استفاده کنند.
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، نانوبلورهاي تيتانيا نيمه‌رساناهاي شناخته شده‌اي هستند که مي‌توانند واکنش‌هاي توان گيرنده از نور خورشيد از قبيل تجزيه آب را کاتاليز کنند. با اين حال، تيتانيا بطور عمده بخش UV طيف نور خورشيد را جذب مي‌کند، بنابراين دانشمندان اميد دارند که کم کردن باندگپ اين ماده(گپ انرژي بين باندهاي هدايت و ظرفيت)، آن را قادر کند که بخش نور مرئي و مادون‌قرمز را نيز جذب کند.
دانشمندان قبلاً با دوپ کردن تيتانيا با اتم‌هاي فلزي و غيرفلزي، يا با وارد کردن نقايص ذاتي در بلورهاي تيتانيا، باندگپ را کاهش داده‌اند. اگرچه اين روش‌ها منجر به اين مي‌شوند که اين ماده(نانوذرات تيتانياي قهوه‌اي تيره ايجاد مي‌شود) بخشي از نور مرئي را جذب کند، اما هنوز تيتانياي اصلاح شده با اين روش‌ها نور مادون قرمز را جذب نمي‌کند.
اکنون ساموئل ماو، پيتر يو و همکاران‌شان در دانشگاه کاليفرنيا براي ايجاد شکل سياه رنگي از نانوذرات تيتانيا که نور در بخش‌هاي UV، مادون قرمز و مرئي طيف نور خورشيد را جذب مي‌کنند از هيدروژناسيون استفاده کرده‌اند. آنها متوجه شدند که اين فرايند هيدروژناسيون تخريب‌هايي در لايه سطحي اين نانوبلورها ايجاد مي‌کند. آنها بر اساس محاسباتشان مي‌گويند که هيدروژناسيون، پيوندهاي اکسيژن و تيتانيوم شکسته شده را حذف مي‌کند و در نتيجه کمپلکس‌هايي تشکيل مي‌شود که براي جذب نور مادون قرمز باندگپ را کاهش مي‌دهند.
يو مي‌گويد: ما در نهايت موفق به ساخت نانوبلورهاي تيتانيايي شده‌ايم که سياه‌رنگ هستند. در واقع، لايه تيتانياي سياه رنگ روي سطح تيتانياي نسبتاً کامل است، بنابراين اين لايه سطحي نور مرئي و مادون قرمز را جذب خواهد کرد، در حالي که مرکز اين نانوذرات هنوز نور UV را جذب مي‌کند.
اين محققان توضيح مي‌دهند که اين تيتانياي سياه‌رنگ توانست خيلي بهتر از تيتانياي نانوفاز نرمال، تجزيه نوري مولکول‌هاي آلي را کاتاليز کند. آنها همچنين متوجه شدند که اين اصلاح توانايي تيتانيا را براي کاتاليز تجزيه آب به هيدروژن و اکسيژن تحت نور خورشيد، به طور قابل‌توجهي بهبود داده است.
«ساموئل ماو» توضيح مي‌دهد: اين تيتانياي سياه در مقايسه با تيتانياي مرسوم و ديگر مواد اکسيدي، راندمان بسيار بالاتري تحت همان شرايط نشان مي‌دهد.
اين محققان جزئيات نتايج تحقيق خود را در مجله‌ي Science منتشر کرده‌اند.
