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2014-05-01在多孔矽中,利用陽光產生氫氣 533 期

Author 作者 編輯部
4/10   在半導體工業中,矽是種非常重要的原料。矽本身也是極常見元素,雖然它往往以複雜的矽酸鹽或二氧化矽的形式在自然界中出現,甚少見其單質的形式。

在工業上,多孔矽材料傳統上是利用「蝕刻法」來製備,這會浪費許多的原料。有一組來自美國賓洲的研究人員,他們利用「化學增長」的方法取代蝕刻。研究人員以四氯化矽這種非常便宜的化合物,作為矽的來源,並利用鈉鉀合金作為還原劑,來處理該原料中氯與矽的鍵結;當這個相當強的矽氯鍵被打斷,氯會與鈉、鉀分別形成氯化鈉與氯化鉀,這些鹽類的晶體嵌在矽中。在以高溫處理後,藉由水洗除去這些鹽類,便可以得到許多5~15奈米大小的孔洞,即得到多孔矽材料。不過,由於鈉鉀合金的活性非常大,因此這個製程必須要隔絕氧氣,在充滿氬氣的環境中完成這項工作。

當陽光照在這個多孔矽材料時,這些奈米等級的孔洞使材料表面具有比一般化合物更大的能隙,陽光的能量可以激發一個電子,還原水分子,形成氫氣,再加上多孔矽的表面積相對的非常大,因此變成一個非常有效率的催化劑。而研究人員也正在嘗試將這項多孔矽材料應用於鋰電池上。

 

矽元素的外觀。