新闻中心
yb体育APP下载—制“氧”有道!研究人员开发出一种新的廉价催化剂,可快速从水中分解氧气
 时间 : 2022-08-01  

将水份子分化以发生氧气的电化学反映是多种方式的焦点,这些方式旨在出产用在运输的替换燃料。可是这类反映必需经由过程催化剂材料来增进,而今朝的版本需要利用罕见和昂贵的元素,如铱,限制了这类燃料出产的潜力。

此刻,麻省理工学院和其他处所的研究人员已开辟出一种全新的催化剂材料,称为金属氢氧化物-有机骨架 (MHOF),它由便宜且丰硕的成份制成。该材料系列使工程师可以或许按照特定化学进程的需要切确调剂催化剂的布局和成份,然后它可以匹配或跨越传统、更昂贵的催化剂的机能。

这些发现颁发在《天然材料》杂志上,由麻省理工学院博士后袁帅、研究生彭佳宇、杨绍霍恩传授、尤里·罗曼-莱什科夫传授和其他 9 人撰写。

申明:插图描画了一个电化学反映,在团队的金属氢氧化物有机框架布局内产生了一个电化学反映,将水份子(左边,红色的氧原子和白色的两个氢原子)分化成氧份子(右边),如图所示作为顶部和底部的格子。图片来历:麻省理工学院

析氧反映是燃料、化学品和材料的电化学出产中常见的反映之一。这些进程包罗发生氢气作为氧气释放的副产物,氢气可以直接用作燃料或进行化学反映以出产其他运输燃料;氨的制造,用作肥料或化学原料;和削减二氧化碳以节制排放。

但在没有帮忙的环境下,这些反映缓慢,对动力学迟缓的反映,必需牺牲电压或能量来提高反映速度。 因为需要额外的能量输入,整体效力很低。这就是人们利用催化剂的缘由,由于这些材料经由过程下降能量输入天然地增进反映。

但直到此刻,这些催化剂都依靠在昂贵的材料或很是稀缺的晚期过渡金属,例如氧化铱,而且社区一向在尽力寻觅基在地球上丰硕的具有不异材料的替换品在活性和不变性方面的表示,该团队暗示,他们已找到了可以或许供给这类特征组合的材料。

Román-Leshkov 指出,其他团队已摸索了金属氢氧化物的利用,例如镍铁氢氧化物。可是这类材料很难顺应特定利用的要求。不外,此刻,我们的工作很是使人兴奋且很是相干的缘由是,我们找到yb体育app下载了一种经由过程以怪异体例对这些金属氢氧化物进行纳米布局化来调剂机能的方式。

该团队鉴戒了对一类被称为金属有机框架(MOF) 的相干化合物的研究,这是一种由金属氧化物节点与有机毗连份子毗连在一路的晶体布局。研究小组发现,经由过程用某些金属氢氧化物取代这些材猜中的金属氧化物,可以制造出切确可调的材料,这些材料还具有需要的不变性,可用作催化剂。

你将这些有机接头的这些链彼此相邻放置,它们现实上会指导金属氢氧化物片的构成,这些金属氢氧化物片与这些有机接头彼此毗连,然后堆叠起来,具有更高的不变性。这有良多益处,可以切确节制纳米布局图案,切确节制金属的电子特征,并供给更高的不变性,使它们可以或许承受长时候的利用。

在测试这些材料时,研究人员发现催化剂的机能“使人惊奇”,它可与催化析氧反映的最早进的氧化物材料相媲美。

这些材料首要由镍和铁构成,应当比现有催化剂廉价最少 100 倍,虽然该团队还没有进行周全的经济阐发。

这一系列材料确切供给了一个新的空间来调剂催化水份解的活性位点,以削减能量输入发生氢气,以知足需要此类催化剂的任何给定化学进程简直切需求。

这些材料可以供给比现有镍基催化剂“高五倍的可调性”,只需用分歧的金属取代化合物中的镍。这可能会为将来的发现供给很多相干路子。这些材料还可以制成极薄的片材,然后可以将其涂在另外一种材料上,从而进一步下降此类系统的材料本钱。

到今朝为止,这些材料已在小型尝试室测试装备中进行了测试,该团队此刻正在解决测验考试将工艺扩年夜到贸易相干范围的问题,这可能还需要几年时候。但这个设法具有庞大的潜力,可以帮忙催化出产洁净、无排放的氢燃料,如许便可以下降这一进程中氢的本钱,同时不受贵金属可用性的限制。 这很主要,由于我们需要可以范围化的制氢手艺。

—yb体育APP下载


Copyright © 2018 博亚化学股份有限公司  电话:0546-5767730  地址:山东省东营市利津县亚博路288号     鲁公网安备37052202370671号        鲁ICP备18037293号  

鲁ICP备18037293号