從理論上而言,氫氣是無碳、無污染的環保燃料。當燃燒氫氣生成能量時,生成物只有水,但科學家們也已證明,用水制氫、再儲氫并利用氫都非常困難。
美國科學家在最新一期《美國化學會志》網絡版上表示,他們研制出一種新的二硫化鉬結構,能充當水制氫反應中的催化劑,有望替代昂貴的鉑,助人類早日邁進經濟環保的“氫經濟”時代。
威斯康辛大學麥迪遜分校的最新發現或許讓人們看到了些許曙光。該校化學系博士后馬克·洛克維斯基同教授金松(音譯)攜手制造出一種新的二硫化鉬結構,研究表明,其可以顯著為水制氫反應提速。
研究人員將二硫化鉬的納米結構沉積在一盤石墨上,隨后用鋰對二硫化鉬進行處理,制造出了另外一種具有不同屬性的二硫化鉬結構。科學家們解釋道,就像碳既能制成供愛美女性佩戴的鉆石,也能制成供小孩寫字用的石墨一樣,二硫化鉬因其不同結構既能做半導體也能做金屬。當二硫化鉬在石墨上生長時,它是半導體;但當它經過鋰處理就變成了金屬。研究表明,金屬狀態的二硫化鉬具有非常卓越的催化性能。
洛克維斯基說:“像石墨由一堆容易剝離的薄片組成一樣,二硫化鉬也由能分開的薄片組成。以前的研究證明,具有催化活性的點位于薄片的邊緣。鋰處理的作用主要是:讓二硫化鉬從半導體狀態轉變到金屬狀態;讓薄片分離,制造出更多邊緣,增加具有催化活性的點的數目,使催化性能得以大幅提高。”
洛克維斯基表示,新材料由常見的元素鉬和硫組成,成本低廉。更重要的是,它完全避開了水制氫反應中的常用催化劑——罕見且昂貴的鉑。“為了降低水制氫反應的催化劑成本,大部分科學家采用的方法是,通過制造微小顆粒來減少鉑的使用,但我們完全不用鉑,新材料的催化性能也很好。”
金松表示:“盡管新材料讓水制氫反應的效率得以大幅提高,但與鉑相比仍略遜一籌。接下來,我們將通過對這一過程的各個方面進行優化以及探索相關化合物的潛能,找到方法提高新材料的性能。人類達到‘氫經濟’時代還面臨諸多障礙,但氫燃料在高燃效和污染少等方面的優勢如此明顯,我們必須不斷向前推進。我們已經制造出了幾毫克這種催化劑,從理論上而言,可以對這種結構進行大批量生產。”






