点石成金？科学家发现新型高度稳定的催化剂 可把水变成燃料

概要：打破水中氢氧键是持续生产氢气的关键，但是在可行经济基础的下，目前的技术生产氢气是困难的。研究人员最近发表的成果介绍了一种新的氢气催剂。可以清除水解氢气过程中的能垒，在酸性条件下保持稳定性和高效率。

图片由L. Brian Stauffer拍摄

博士后研究员Jaemin Kim，化学和生物分子工程教授Hong Yang和研究生Pei-Chieh（Jack）Shih是开发一种新材料的团队的一员，该材料有助于分解水分子以生产氢燃料。

打破水中氢氧键是持续生产氢气的关键，但是在可行经济基础的下，目前的技术生产氢气是困难的。研究人员最近发表的成果介绍了一种新的氢气催剂。可以清除水解氢气过程中的能垒，在酸性条件下保持稳定性和高效率。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员在Angewandte Chemie期刊上报道了一种电催化材料，该材料是由金属化合物与高氯酸物质混合而成。

电解器利用电力将水分子分解为氧气和氢气。这些装置中效率最高的是使用腐蚀性酸和由金属化合物氧化铱或氧化钌制成的电极材料。氧化铱是两者中较稳定的，但铱是地球上最不丰富的元素之一，因此研究人员正在寻找替代材料。

伊利诺伊州的化学和生物分子工程学院的合着者兼教授Hong Yang说：“以前的大部分工作都是用电解槽完成的，只需要两种元素 - 一种金属和氧气。在最近的一项研究中，我们发现一种化合物含有两种金属元素 - 钇和钌 ，水分解反应的速度增加了。”

Yang团队前成员兼合作者姚勤首先尝试使用不同的酸和加热温度来制造这种新材料，以提高水分解反应的速度。

研究人员发现，当他们使用高氯酸作为催化剂并让混合物在高温下反应时，钌酸钇的物理性质发生了变化。

主要作者和博士后研究员Jaemin Kim说：“这种材料变得更多孔，并且还具有新的晶体结构，不同于我们之前制造的所有固体催化剂。”该团队开发的新型多孔材料 - 钌酸钇的烧绿石氧化物 - 可以比目前的行业标准更高的速率分解水分子。

Yang表示由于它促进的活性增加，当电催化剂出现时，多孔结构是非常理想的。这些孔隙可以用纳米尺寸的模板和制造陶瓷的物质合成生产。然而，这些孔隙在制造高质量固体催化剂所需的高温条件下无法保持。

Yang和他的团队用电子显微镜观察了他们的新材料的结构，发现它的孔隙率是他们在之前的研究中开发的原始钌酸盐的四倍，是商业上使用的铱和钌氧化物的三倍。

Yang说：“我们惊奇地发现，我们选择用作该反应催化剂的酸可以改善用于电极的材料的结构，这种认识是偶然的，对我们来说非常有价值。”

电极在酸中的稳定性始终是一个问题，但我们认为，与该领域的其他工作相比，我们已经提出了一些新的和不同的东西， 这种类型的研究将对未来可持续能源的氢生成产生巨大影响。

研究生Pei-Chieh Shih，Zaid Al-Bardanand和Argonne是国家实验室研究员，Cheng-Jun Sun也为这项研究做出了贡献。

原文来自：sciencedaily，原文题目：New, highly stable catalyst may help turn water into fuel，由材料科技在线团队编译。