2009年4月21日
来自东北大学和国家标准技术研究所（NIST）偶然地发现，一个过程的残留物用于构建二氧化钛纳米管阵列-A残留物，在此之前甚至没有注意到，在此游戏中，在改善纳米管在太阳能电池中的性能方面发挥了重要作用，从而从水中产生氢气，从。他们最近发表的结果*表明，通过控制钾在纳米管表面的沉积，工程师可以在有希望的新替代能源系统中获得大量的能源节省。
光催化细胞的典型钛纳米管的扫描电子显微镜图像从水中产生氢气。纳米管平均直径约为90-100纳米。学分：梅农，东北大学。
钛（或二氧化钛）是一种多功能化合物，称为白色颜料。它在从油漆到牙膏和防晒霜的所有物品中都发现。35年前，Akira Fujishima通过证明它也充当光催化剂，从而产生了水，电和阳光。近年来，研究人员一直在探索不同的方法来优化流程并创建一种商业上可行的技术，从本质上讲，该技术将廉价的阳光转化为氢，这是一种可以存储和发货的无污染燃料。
增加可用的表面积是提高催化剂性能的一种方法，因此东北部的一支团队一直在研究建造紧密堆积的钛纳米管阵列的技术，这些钛纳米管具有很高的表面与体积比。他们还对如何最好地将碳掺入纳米管中感兴趣，因为碳有助于钛在可见光谱中吸收光。（纯二氧化钛在紫外线地区吸收，大部分紫外线被大气过滤。）
这将它们带到了国家同步子源（NSLS）**的NIST X射线光谱梁线上。NIST设施使用可以精确调整的X射线来测量特定元素的化学键，并且至少比常见的实验室仪器高10倍，从而使研究人员可以在极低浓度的情况下检测元素。在对碳原子进行测量时，该团队注意到光谱数据表明二氧化钛纳米管具有少量的钾离子强烈绑定到表面，显然是在制造过程中留下的，该过程使用了钾盐。这是在钛纳米管上第一次观察到钾。先前的测量不足以检测到它。
结果非常有趣，但是当研究团队将含钾的纳米管的性能与故意制备的类似阵列的性能进行比较时，它变得更加有趣。前者仅需要电能的三分之一约三分之一，即可产生与无钾纳米管相同数量的氢。东北物理学家拉蒂卡·梅农（Latika Menon）回忆说：“结果真是令人兴奋，以至于我们从碳研究中陷入了困境。”梅农说，由于在几乎无法检测到的浓度下具有强烈的作用，因此钾可能在许多使用二钛纳米管的实验性水分细胞中发挥了无法识别的作用，因为羟化钾通常在细胞中使用。她说，通过控制它，氢太阳能电池设计师可以使用它来优化性能。
* C. Richter，C。Jaye，E。Panaitescu，D.A。Fischer，L.H。Lewis，R.J。威利和梅农。钾吸附对二氧化钛纳米管阵列的光化学性质的影响。J. Mater。Chem。，在线出版作为高级文章，2009年3月27日。DOI：10.1039/b822501J
** NSLS是能源部的布鲁克黑文国家实验室的一部分。