太阳能燃料生产的新进展——揭示水分解催化机理

【概要】加州理工的研究人员近期发现，催化剂可以利用太阳能来分解水，这为太阳能燃料的生产打开了提升经济效益的大门。

【图注】加州理工学院所开发的太阳能燃料催化剂的分子结构球棒模型。蓝色代表铁；绿色是镍；红色是氧气；白色是氢。

多年来，太阳能燃料的研究重点是开发催化剂，仅使用阳光便能将水分解成氢气和氧气，其所产生的氢燃料可用于驱动机动车辆，电力设备和燃料电池。燃烧氢气仅会生成水，所以大气中不会有碳污染。

2014年，加州理工化学院Arnold O. Beckman教授的Harry Gray实验室研究人员开发了一种由镍和铁层所组成的水分解催化剂。但其催化机理尚不明确，许多研究人员假设催化剂的水分解能力在于镍层，而非铁原子。

为了弄清楚其反应机理，Resnick 研究所的前研究员Bryan Hunter以及他在Gray实验室的同事们创造了一个实验装置，使得水的催化剂失效。他说：“当你拿走一些水时，其反应速度会变慢，此时你可以拍摄反应过程的来龙去脉。

这些照片揭示了催化剂的活性位点，即水被分解成氧气的具体位置，这表明铁正在进行水分解反应，而非镍原子。“我们的实验支持机制与提出的有很大的不同，”Hunter说，“现在我们可通过改变这种材料来改善它的性能。”

Gray一直关注太阳能燃料，他说这个发现将成为该领域的“游戏规则改变者”。他说：“这将揭示铁在该催化剂上的潜在优越性能。人们在四五年内会将这些催化剂应用于商业，其迅猛的发展趋势不足为奇。”

原文链接：Production of solar fuels inches closer with new discovery
本文由材料人编辑部李妹编辑，点我加入材料人编辑部。

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