中空硫化铜纳米笼将在光热转换领域大展身手

11月21日，记者从中国科学院合肥材料科学研究所获悉，固体物理研究所王振洋研究团队在等离子体太阳光热材料研究方面取得新进展，研发出高性能硫化铜太阳光热墨水和光热薄膜。相关结果日前在《纳米研究》发表。

太阳能光热是太阳能利用的一个重要方面。目前，太阳能光热仅用于太阳能热水器、节能建筑、干燥系统等领域。如何实现其高端利用成为太阳能利用领域极具挑战性的课题。

常见的贵金属纳米材料如金纳米颗粒表现出等离子体光热现象，但这些材料具有较大的带内跃迁和散射损耗，将其用作光热转换材料时会降低收集能量的利用率。研究发现，通过调节半导体本身的非化学计量组分或通过掺杂原子诱导其结构缺陷，可以提高载流子浓度，半导体将表现出类似贵金属的光学性质，适用于光热转换材料。此外，中空纳米笼结构还可以进一步扩大可用光照范围，有效提高光热转换效率。

鉴于此，研究人员利用制备空心纳米粒子的Kirkendall效应合成了空心硫化铜纳米笼，并结合第一性原理计算和有限元模拟，模拟了纳米笼的光学特性，预测了其良好的太阳能光热性能。在此基础上，研究人员进一步开发了太阳能光热墨水和太阳能光热薄膜产品。研究结果表明，中空硫化铜纳米笼在太阳能光热应用领域具有巨大的应用潜力。