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科学家制成一种廉价的催化剂,可加速从水中产生氧气

前瞻网 2022-03-01 09:16

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将水分子分解以产生氧气的电化学反应是多种方法的核心,这些方法旨在生产用于运输的替代燃料。但是,这种反应必须通过昂贵的催化剂材料(如铱)来促进。因此,燃料的生产受到了限制。

近日,麻省理工学院研究人员已经开发出一种全新的催化剂材料,称为金属氢氧化物-有机骨架 (MHOF),由廉价且丰富的成分制成。该材料需要工程师根据特定化学过程来精确调整催化剂的结构和成分,从而超越原有昂贵催化剂的性能。

该团队借鉴了一种被称为金属-有机框架(MOFs)的相关化合物的研究,这是一种由金属氧化物节点与有机连接分子连接在一起的晶体结构。研究小组发现,通过用某种金属氢氧化物取代这些材料中的金属氧化物,就有可能制造出精确可调的材料,这种材料也具有必要的稳定性,有可能用作催化剂。

研究作者Román-Leshkov:“你把这些有机连接物的链放在一起,它们实际上指导金属氢氧化物片的形成,这些金属氢氧化物片与这些有机连接物相互连接,然后堆叠起来,具有更高的稳定性。通过对纳米结构图案的精确控制,对金属的电子特性的精确控制,以及提供更大的稳定性,使它们能够长时间使用。”

这些材料主要由镍和铁组成,比现有的催化剂便宜至少100倍。在测试这些材料时,研究人员发现新催化剂的性能“令人惊讶”,它可以与催化析氧反应的最先进的氧化物材料相媲美。

研究人员表示,团队目前正在解决将该过程扩大到商业相关规模的问题,这可能仍需要几年时间。该研究有很大的潜力,可以帮助催化生产清洁、零排放的氢燃料。如此,我们就可通过这个过程降低氢的成本,而且不受贵金属可用性的限制。

该研究论文题为“Tunable metal hydroxide–organic frameworks for catalysing oxygen evolution”,已发表在《自然材料》上。

前瞻经济学人APP资讯组

 

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责任编辑: 4161HSS

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