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二硫化钼新结构成水制氢催化剂或带来廉价氢燃料
作者:    打印本文   发布时间:2014.09.03    浏览量【1088】

据物理学家组织网7月3日(北京时间)报道,美国科学家在最新一期《美国化学会志》网络版上表示,他们研制出一种新的二硫化钼结构,能充当水制氢反应中的催化剂,有望替代昂贵的铂,助人类早日迈进经济环保的“氢经济”时代。

从理论上而言,氢气是无碳、无污染的环保燃料。当燃烧氢气生成能量时,生成物只有水,但科学家们也已证明,用水制氢、再储氢并利用氢都非常困难。

威斯康辛大学麦迪逊分校的最新发现或许让人们看到了些许曙光。该校化学系博士后马克·洛克维斯基同教授金松(音译)携手制造出一种新的二硫化钼结构,研究表明,其可以显著为水制氢反应提速。

研究人员将二硫化钼的纳米结构沉积在一盘石墨上,随后用锂对二硫化钼进行处理,制造出了另外一种具有不同属性的二硫化钼结构。科学家们解释道,就像碳既能制成供爱美女性佩戴的钻石,也能制成供小孩写字用的石墨一样,二硫化钼因其不同结构既能做半导体也能做金属。当二硫化钼在石墨上生长时,它是半导体;但当它经过锂处理就变成了金属。研究表明,金属状态的二硫化钼具有非常卓越的催化性能。

洛克维斯基说:“像石墨由一堆容易剥离的薄片组成一样,二硫化钼也由能分开的薄片组成。以前的研究证明,具有催化活性的点位于薄片的边缘。锂处理的作用主要是:让二硫化钼从半导体状态转变到金属状态;让薄片分离,制造出更多边缘,增加具有催化活性的点的数目,使催化性能得以大幅提高。”

研究人员表示,新材料由常见的元素钼和硫组成,成本低廉。更重要的是,它完全避开了水制氢反应中的常用催化剂——罕见且昂贵的铂。洛克维斯基说:“为了降低水制氢反应的催化剂成本,大部分科学家采用的方法是,通过制造微小颗粒来减少铂的使用,但我们完全不用铂,新材料的催化性能也很好。最新实验提出了一种新的提高催化剂性能的方法。”

 

金松表示:“尽管新材料让水制氢反应的效率得以大幅提高,但与铂相比仍略逊一筹。接下来,我们将通过对这一过程的各个方面进行优化以及探索相关化合物的潜能,找到方法提高新材料的性能。人类达到‘氢经济’时代还面临诸多障碍,但氢燃料在高燃效和污染少等方面的优势如此明显,我们必须不断向前推进。我们已经制造出了几毫克这种催化剂,从理论上而言,可以对这种结构进行大批量生产。”

总编辑圈点

饱含着对铂既爱又恨的感情,全世界科学家对新型催化剂的探索正一点一点取得进步。尽管本研究只是一种新工艺,并不是令人振奋的实用成果,但从中却能看出新能源科技一条清晰的研究路线,即求之于催化剂,进而求诸于整个新材料领域的进步,核心是提高效率,降低成本,对氢经济、燃料电池如此,对太阳能产业亦如此。经过多年技术积累,新型催化剂也到了从量变到质变而有所突破的时候,我们静待新能源叩响家门、车门的声音。 (记者刘霞)

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