激光誘導石墨烯材料分解水製氫

據國外網站報道：近日萊斯實驗室開發出雙麵石墨烯電極用於分解水形成氫氣和氧氣。

萊lai斯si大da學xue化hua學xue家jia們men合he成cheng一yi種zhong激ji光guang誘you導dao的de石shi墨mo烯xi催cui化hua劑ji用yong於yu分fen解jie水shui製zhi氫qing。這zhe些xie廉lian價jia的de材cai料liao在zai未wei來lai可ke以yi作zuo為wei大da規gui模mo製zhi氫qing的de催cui化hua劑ji，進jin而er為wei燃ran料liao電dian池chi所suo用yong。

這種生產工藝簡便的材料是由萊斯實驗室的James Tour博士開發。實驗發現在石墨烯催化劑的兩個表麵上分別有大量的氫氣和氧氣氣泡同時產生。James Tour表(biao)示(shi)

，目(mu)前(qian)氫(qing)氣(qi)的(de)製(zhi)備(bei)工(gong)業(ye)以(yi)天(tian)然(ran)氣(qi)重(zhong)整(zheng)製(zhi)氫(qing)為(wei)主(zhu)
，將(jiang)天(tian)然(ran)氣(qi)分(fen)解(jie)為(wei)氫(qing)氣(qi)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)。因(yin)此(ci)每(mei)產(chan)生(sheng)兩(liang)個(ge)氫(qing)氣(qi)分(fen)子(zi)，就(jiu)會(hui)有(you)一(yi)個(ge)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)分(fen)子(zi)產(chan)生(sheng)。而(er)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)排(pai)放(fang)是(shi)溫(wen)室(shi)效(xiao)應(ying)的(de)源(yuan)頭(tou)。但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)利(li)用(yong)催(cui)化(hua)劑(ji)分(fen)解(jie)水(shui)製(zhi)氫(qing)，製(zhi)氫(qing)的(de)副(fu)產(chan)物(wu)是(shi)氧(yang)氣(qi)

，不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)，同(tong)時(shi)如(ru)果(guo)消(xiao)耗(hao)的(de)電(dian)能(neng)來(lai)自(zi)風(feng)能(neng)或(huo)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)，那(na)麼(me)整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)便(bian)是(shi)可(ke)再(zai)生(sheng)的(de)。

激光誘導石墨烯（LIG）shitongguojiguangchulijuxianyaanbiaomianzhizaoercheng，juxianyaancailiaolianjia，yincigaicuihuajidechengbenkeyikongzhizaijiaodishuiping。yuchuantongshimoxiliubianxingdancengtanyuanzijiegoubutong，jiguangyoudaoshimoxishipianzhuangshimoxicengjiaodiexingchengdepaomozhuangjiegou，tadeyibianfuzhezaixiabiaomian，jinerbaozhengjuyouhuaxuehuoxingdeyibianbaoluzaikongqizhong。

激ji光guang直zhi接jie誘you導dao石shi墨mo烯xi是shi無wu法fa作zuo為wei分fen解jie水shui製zhi氫qing的de催cui化hua劑ji，催cui化hua水shui製zhi氫qing還hai需xu要yao一yi些xie步bu驟zhou。首shou先xian，將jiang聚ju酰xian亞ya胺an浸jin泡pao在zai加jia入ru鉑bo顆ke粒li的de水shui中zhong，然ran後hou利li用yong激ji光guang發fa射she器qi加jia熱re聚ju酰xian亞ya胺an表biao麵mian進jin而er製zhi造zao出chu催cui化hua劑ji。據ju萊lai斯si大da學xue的de畢bi業ye生sheng
，該gai催cui化hua劑ji的de指zhi導dao論lun文wen主zhu要yao作zuo者zheJibo Zhang介紹，該催化劑的製備所需鉑含量僅為目前商業電解水製氫所需鉑含量的四分之一。

另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)
，利(li)用(yong)電(dian)化(hua)學(xue)沉(chen)積(ji)法(fa)將(jiang)鎳(nie)和(he)鐵(tie)原(yuan)子(zi)與(yu)激(ji)光(guang)誘(you)導(dao)石(shi)墨(mo)烯(xi)相(xiang)結(jie)合(he)，可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)氧(yang)氣(qi)的(de)生(sheng)成(cheng)速(su)率(lv)。實(shi)驗(yan)表(biao)明(ming)，陰(yin)陽(yang)兩(liang)極(ji)的(de)電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)僅(jin)需(xu)要(yao)較(jiao)低(di)的(de)反(fan)應(ying)電(dian)位(wei)，同(tong)時(shi)在(zai)超(chao)過(guo)1000次循環的反應後，催化劑的性能仍然保持良好。

接下來化學家們又提出新的思路
，利用鈷和磷代替鉑或者鎳-鐵以生產氫氣或氧氣
，利用廉價材料代替貴金屬。但James Tour表示使用相對廉價的材料是以犧牲部分效率為代價。

在利用鈷-磷生產氫氣、鎳-鐵生產氧氣這一方案後
，催化劑在1.66V電壓下電流密度為10mA/cm²。當提升電壓到1.9V時
，該電流密度值可以達到400mA/cm²，且材料沒有明顯衰減。電流密度的數值表征著電解水製氫反應的速率快慢。

James Tour表(biao)示(shi)，利(li)用(yong)激(ji)光(guang)誘(you)導(dao)石(shi)墨(mo)烯(xi)製(zhi)氫(qing)能(neng)力(li)與(yu)目(mu)前(qian)的(de)製(zhi)氫(qing)係(xi)統(tong)能(neng)力(li)相(xiang)當(dang)，甚(shen)至(zhi)通(tong)常(chang)會(hui)優(you)於(yu)現(xian)有(you)係(xi)統(tong)。在(zai)遠(yuan)距(ju)離(li)能(neng)量(liang)傳(chuan)輸(shu)領(ling)域(yu)，電(dian)能(neng)的(de)傳(chuan)輸(shu)往(wang)往(wang)會(hui)在(zai)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)造(zao)成(cheng)大(da)量(liang)損(sun)耗(hao)
，而(er)將(jiang)氫(qing)氣(qi)作(zuo)為(wei)能(neng)量(liang)載(zai)體(ti)進(jin)行(xing)遠(yuan)距(ju)離(li)運(yun)輸(shu)是(shi)可(ke)行(xing)而(er)高(gao)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)。此(ci)外(wai)，該(gai)材(cai)料(liao)還(hai)在(zai)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)及(ji)氧(yang)氣(qi)催(cui)化(hua)還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)方(fang)向(xiang)有(you)著(zhe)較(jiao)為(wei)廣(guang)闊(kuo)的(de)研(yan)究(jiu)前(qian)景(jing)。