应用于能源储存及太阳能电池的“纳米花”

GeS纳米花拥有20-30nm厚度的花瓣,在很小空间内提供一个巨大的比表面积。

来自北卡罗来纳州立大学的研究人员日前使用半导体材料GeS制作出花状结构。这种花状结构具备拥有巨大比表面积的极薄花瓣。GeS纳米花有望成为下一代能源储存器件和太阳能电池的良好选择。

“因为可以在一个很小的空间内拥有巨大的表面积,制作出这种GeS纳米花的结果是令人振奋的。”北卡罗来纳州立大学材料科学与工程助理教授,这项研究的论文的合著者博士Linyou Cao指出,“这种结构具有多种优势,能够有效增加锂离子电池的容量,例如,由于更薄的结构能带来更大比表面积,可以储存更多的锂离子。同样,GeS纳米花结构可以提高超级电容器容量。”

为了制作花状结构,研究者首先在炉中加热GeS粉末至开始蒸发。蒸汽被吹向炉中比较冷的区域,在这里GeS析出,形成分层片状结构,厚度仅为20-30 nm,长度增加至100微米。当额外的层添加进来时,纳米片从其他纳米片分支出来,形成一种类似万寿菊或康乃馨的花状图案。

Cao说:“为了得到这种结构,控制GeS蒸汽的流量非常重要。以便GeS有时间展开成层状,而不是聚合成为纳米簇。”

GeS类似与石墨等材料,这些材料倾向于形成整齐的层或者片状。但是,GeS与石墨不同的是,它的原子结构决定它擅于吸收太阳能,并将其转化为有用的能量,这使GeS可应用于太阳能电池领域,特别是GeS原料便宜且无毒,而大部分用于太阳能电池的材料均十分昂贵,且有毒性。