Nanotechnologie für Systeme zur Umwandlung von Solarenergie
Selbstorganisierte, eindimensionale (1-D-) Oxid-Nanoröhrensysteme werden seit kurzem intensiv erforscht, da sie durch ihr hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis interessante und nützliche Eigenschaften besitzen. In den letzten 20 Jahren wurde besonders an geordneten Arrays poröser anodischer Titandioxid (TiO2)-Nanoröhren intensiv geforscht. Bisher ist TiO2 die einzige chemische Verbindung, die sich als Photokatalysator (Substanz, die chemische Reaktionen durch Licht anregt) eignet. Gründe dafür sind der hohe Wirkungsgrad und die hohe Stabilität, geringe Kosten und ein niedriges Gefahrenpotenzial für Mensch und Umwelt. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Preparation, characterisation and application of self-organised titanium oxide - nanotubes" (TI-Nanotubes) untersuchten europäische Forscher die Eigenschaften selbstorganisierter TiO2-Nanoröhren mit einer geordneten Struktur, ähnlich der poröser Aluminiumoxid-(Al2O3) und Silizium (Si)-Nanoröhren. Das Augenmerk lag dabei auf dem Verständnis wichtiger Parameter zur Selbstorganisation von Nanoröhren aus Titandioxid (TiO2), im Besonderen auf denen, die die Größe, Orientierung und Morphologie der Nanoröhren beeinflussen. Das übergeordnete Ziel war die Entwicklung neuer funktioneller und struktureller Materialien mit besseren Leistungseigenschaften zum Einsatz in Systemen für die Umwandlung von Solarenergie, wie Farbstoffsolarzellen. Die Selbstorganisationsmechanismen wurden mithilfe einer Vielzahl von Technologien zur Oberflächenanalyse untersucht, unter anderem der Rutherford-Rückstreu-Spektrometrie (RBS, Rutherford Backscattering Spectrometry) und der nuklearen Reaktionsanalyse (NRA) zur Tiefenprofilierung. Das am TI-Nanotubes-Projekt beteiligte Konsortium entwickelte mit Silber (Ag) bzw. Eisen (Fe) dotierte Nanoröhren aus Titandioxid (TiO2), die eine erhöhte photokatalytische Aktivität aufwiesen. Diese ist wichtig für die Anwendung in Systemen zur Umwandlung von Solarenergie. Die kommerzielle Verwendung der Ergebnisse des TI-Nanotubes-Projekts könnte den Wirkungsgrad und die Nutzung der Solarenergie verbessern und hätte wichtige positive Auswirkungen auf die Wirtschaft und die Verbraucher der EU sowie auf unseren Planeten.
