化石燃料的燃燒正在導致危險的氣候變化，從而推動了對更清潔可再生能源的尋找。迄今為止，太陽能是最豐富的可再生能源，但要釋放其潛力，需要一種方法來存儲它以備后用。
儲存太陽能的標準方法是使用析氫光催化劑（hydrogen evolution photocatalysts，HEP）將能量儲存在分子氫的化學鍵中。當前，大多數(shù)HEP由單組分無機半導體產(chǎn)生。這些只能吸收紫外線波長的光，這限制了它們產(chǎn)生氫的能力。
由KAUST太陽能中心的伊恩·麥卡洛克（Iain McCulloch）領導的團隊與來自美國和英國的研究人員合作，現(xiàn)已開發(fā)出由兩種不同的半導體材料制成的HEP。他們將這些材料摻入有機納米粒子中，可以對其進行調(diào)整以吸收更多的可見光譜。
該研究的第一作者揚·科斯科（Jan Kosco）說：“傳統(tǒng)上，無機半導體已用于光催化領域。但是，這些材料主要吸收紫外光，其可利用的太陽光不到太陽光譜的百分之五。因此，它們的效率受到限制。”
該團隊首先使用了一種稱為微乳液（miniemulsion）的方法，其中有機半導體的溶液借助穩(wěn)定的表面活性劑在水中乳化。接下來，他們加熱乳液以去除溶劑，剩下表面活性劑穩(wěn)定的有機半導體納米顆粒。
通過改變表面活性劑，它們能夠控制納米顆粒的結構，將它們從核-殼結構轉變?yōu)榛旌系墓w/受體結構。共混結構使它們能夠在供體聚合物和非富勒烯受體之間引入異質結。
科斯科解釋說：“兩種結構以相同的速率吸收光，但是在核-殼結構中，只有光生空穴到達表面；然而，在混合結構中，空穴和電子都到達納米粒子的表面，從而增強氫氣的產(chǎn)生。
HEP表現(xiàn)出的氫釋放速率比單組分無機HEP所能達到的氫釋放速率高一個數(shù)量級。這為下一代儲能技術奠定了基礎。
麥卡洛克說：“我們目前正在研究由半導體的不同混合物形成的納米粒子的性能，以更好地了解其結構-活性關系。我們正在尋求為其他光催化反應設計納米粒子光催化劑，例如生成氧氣或二氧化碳還原。”
