用于分解水的新型超薄材料可以降低氢气的生产成本

2017-06-15 17:16:01 作者：本网整理来源：材料科技在线分享至：

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图中所示为落入水中的水滴来源：Sarp Saydam / 新南威尔士大学

悉尼的新南威尔士大学的化学家们发明了一种新的廉价催化剂，这种催化剂有助于电流分解水，从而可以更高效地生产清洁的氢燃料。

该技术基于涂覆在泡沫电极上的多孔金属——有机复合材料的超薄切片的创建，研究人员惊喜地发现：该技术不仅可提高材料的电导率，并且有利于提高其电解水的效率。

Chuan Zhao副教授是该研究的领导者，他说：“拆分水通常需要两种不同的催化剂，但是我们的催化剂却可以同时满足这两种反应要求，从而可以直接将水分离成两种成分：氧气和氢气。

”我们的制造方法简单而且通用，因此我们可以用它来生产各种具有超薄纳米片阵列的材料，简称其为金属——有机骨架。“金属有机骨架材料是一类新型的多孔材料，由金属离子或离子簇与有机配体通过分子自组装而形成的一种具有周期性网络结构的晶体材料，具有比表面积高、孔径可调、可功能化修饰等诸多优点，在气体吸附领域具有广泛的潜在用途。

Chuan Zhao 还表示：“与迄今为止报道的其他用来分解水的电催化剂相比，我们此次所研究的催化剂是最高效的。”

新南威尔士大学的Chuan Zhao, Sheng Chen 博士和Jingjing Duan博士将这一研究报告刊登在”Nature Communications“杂志上。

对于可再生能源来说，氢气是非常好的载体，氢气资源丰富，污染排放为零，并且与其他能源（如太阳能或风能）相比，其更容易储存。

由于需要使用最高效的催化剂，因此借助电力来分解水的生产成本很高。迄今为止开发的催化剂通常都是用贵金属（如铂、钌和铱）制成的。

新南威尔士大学的科学家们开发的催化剂则是由镍、铁和铜等廉价金属制成的。它们属于一种多用途的多孔材料，称为金属有机骨架，其未来的应用前景将十分广泛。

迄今为止，金属——有机骨架总被认为是不良导体，对于电化学反应并不能起到十分重要的作用。通常，它们被制成散装粉末的形式，其催化位点深深地嵌入材料的孔内，一般情况下水是很难到达此催化位点的。

而Zhao的团队则通过制造金属——有机骨架的纳米厚度的阵列，将上述孔隙暴露在外，从而增加了催化剂与水接触的表面积。

Chuan Zhao说：”通过纳米工程，我们制作出了这一独特的金属有机骨架结构，使我们不仅解决了导电性不好的问题，而且还获得了活性物质。

“这是具有开创性的科研成果，使我们能够证明金属——有机骨架具有高度导电性。此科研发现也冲击了这些材料作为惰性电催化剂的常见概念。”

金属——有机骨架具有广泛应用的潜力，主要应用包括燃料储存，药物输送和碳捕获等方面。新南威尔士大学科研团队证实了：它们同样具有高度导电性，从而又引入了一系列新的对于超出电催化领域的这类材料的应用。

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责任编辑：殷鹏飞