美國發現原子尺度的催化劑可用以廉價制氫
信息来源：r-f.cn 时间： 2014-01-24 浏览次数：737
據物理學家組織網1月23日（北京時間）報道，美國北卡羅萊納州立大學的研究人員發現，一種單原子厚度的二硫化鉬薄膜（MoS2）能作為催化劑生產氫氣，替代昂貴的鉑催化劑。與傳統技術相比，新技術不但成本低廉，使用上也更為簡單靈活。該發現為廉價氫氣的生產打開了一扇新的大門。相關論文發表在最近出版的《納米快報》雜志上。
氫氣是一種擁有巨大潛力的清潔能源，但生產這種能源並不容易。目前制備氫氣主要依賴昂貴的鉑催化劑，成本較高。這項新的研究表明，單層原子厚的二硫化鉬薄膜同樣也是一種有效的催化劑，能夠用來制備氫氣。雖然效率不如鉑催化劑，但成本優勢十分顯著。
論文第一作者、北卡羅來納州立大學材料與工程學助理教授曹麟游（音譯）說：“我們發現這種薄膜的厚度是一個非常重要的因素。實驗顯示：單層原子厚的二硫化鉬薄膜催化效果最佳，而之后每增加一層原子，催化能力就要降低5倍。”
如此薄的催化材料，遠遠出乎了一些研究人員的意料，因為此前大多數都認為催化反應一般都會沿著材料的邊緣進行。而單層原子厚的二硫化鉬薄膜如此之薄，其所擁有的“邊緣”相對於較厚的材料實在是少的太多。因此，按照傳統觀點這種薄膜應該幾乎沒有催化活性。但此次研究中，曹麟游發現並非如此：在催化反應中，薄材料同樣也能具有一定優勢。他們發現，二硫化鉬薄膜越薄，其導電性能越好，相應的其催化效率越高。因此問題的重點在於如何讓催化材料薄到極致。“我們的工作表明，今后科學家們在相關研究中可能要更加注重催化劑的導電性能。”曹麟游說。
這種二硫化鉬薄膜制氫技術主要用電力來實現催化反應。曹麟游的研究小組正在致力於將該技術與太陽能發電技術結合起來，開發出一種能夠使用太陽能供電的水解制氫設備。
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