新型水解催化劑研究取得突破

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，氫氣是目前用於汽車、住(zhu)宅(zhai)以(yi)及(ji)便(bian)攜(xie)式(shi)發(fa)電(dian)機(ji)領(ling)域(yu)最(zui)有(you)前(qian)景(jing)的(de)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)之(zhi)一(yi)。氫(qing)氣(qi)可(ke)由(you)水(shui)分(fen)解(jie)製(zhi)得(de)，屬(shu)於(yu)百(bai)分(fen)百(bai)無(wu)碳(tan)足(zu)跡(ji)的(de)可(ke)持(chi)續(xu)燃(ran)料(liao)。水(shui)分(fen)解(jie)製(zhi)氫(qing)過(guo)程(cheng)需(xu)要(yao)適(shi)當(dang)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)來(lai)加(jia)速(su)反(fan)應(ying)
，並(bing)非(fei)易(yi)事(shi)。目(mu)前(qian)，包(bao)括(kuo)能(neng)源(yuan)部(bu)SLAC國guo家jia加jia速su器qi實shi驗yan室shi在zai內nei的de研yan究jiu團tuan隊dui已yi經jing展zhan開kai了le這zhe一yi方fang麵mian的de研yan究jiu。他ta們men開kai發fa了le一yi種zhong新xin的de鉬mu塗tu層ceng催cui化hua劑ji

，可ke以yi有you效xiao的de催cui化hua水shui解jie反fan應ying並bing可ke以yi避bi免mian氣qi體ti再zai次ci溶rong解jie於yu水shui中zhong。在zaiDOE的科學用戶設施辦公室
，科學家通過SSRL的不斷試驗研究，終於破解了鉬塗層的工作原理

，這一成果被發表於4月13日的Angewandte Chemie中。後續的試驗也表明鉬塗層策略可應用於電催化和光催化裝置中。

塗層的穩定性是研究者麵臨的最大難題。論文的第一作者Garcia-Esparza在沙特阿拉伯國王阿卜杜拉科技大學（KAUST）攻讀碩士學位期間就在化學科學副教授Kazuhiro Takanabe指導下協助完成了新型催化劑的研發。在選擇鉬作為塗層之前，Takanabe的團隊對不同元素的進穩定性
、性xing能neng行xing了le大da量liang試shi驗yan研yan究jiu。考kao慮lv到dao塗tu層ceng處chu於yu酸suan性xing環huan境jing中zhong，所suo以yi能neng否fou抵di製zhi酸suan性xing環huan境jing的de影ying響xiang是shi其qi最zui大da挑tiao戰zhan，實shi際ji結jie果guo表biao明ming
，鉬mu元yuan素su塗tu層ceng符fu合he這zhe一yi要yao求qiu，可ke以yi很hen好hao的de催cui化hua水shui分fen解jie製zhi氫qing。

研究的另一個挑戰是如何測量其催化性能。Garcia-Esparza在SSRL進行了電化學實驗研究了催化劑性能的原位表征。團隊使用X射(she)線(xian)吸(xi)收(shou)光(guang)譜(pu)儀(yi)分(fen)別(bie)對(dui)含(han)有(you)鉬(mu)塗(tu)層(ceng)和(he)不(bu)含(han)有(you)鉬(mu)塗(tu)層(ceng)的(de)光(guang)譜(pu)儀(yi)進(jin)行(xing)了(le)試(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)。研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，在(zai)水(shui)解(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)，鉬(mu)塗(tu)層(ceng)相(xiang)當(dang)於(yu)一(yi)層(ceng)隔(ge)膜(mo)，可(ke)以(yi)阻(zu)止(zhi)氫(qing)氣(qi)和(he)氧(yang)氣(qi)接(jie)觸(chu)Pt催化劑，進而避免了氣體在此反應生成水。此外研究團隊還研究了光催化的應用。他們分別構建了使用鉑/氧化鈦（Pt / SrTiO3）和添加了鉬塗層催化劑的水解係統，隨後在KAUST進行了光催化測試。結果表明，當有光照時，標準Pt / SrTiO3催化劑在保持了6geduoxiaoshidegaoqingqichanlianghouyouyuqitifanxiangshengchengshuijiangdileqingqidechanliang。dangyichuguangzhaoshi
，qingqidechanliangsuishijianerxiajiang，jinyibuyanzhengleqitizhongxinfanyingchengshuiguochengjiangdileqingqichanlv。lingyizuhanyoumutucengdecuihuajijieguoweichi24xiaoshiqingqichanliang
，zaimeiyouguangzhaodetiaojianxiabaochiwendingdeqingqichanlv。chongfenshuomingletucengkeyiyizhinifanyingguochengdefasheng。shiyandechengguoxianzhu，danshijulishijiyunyonghaixujinxingdaliangnuliyanjiu。