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纳米粒子打开清洁能源替代品大门

2013年06月19日

更多廉价的清洁能源的出现可能将归功于一种新技术——以美国宾夕法尼亚大学雷蒙德·奇科教授为首的研究小组,近日发明了一种新型催化剂。这种由镍、磷纳米颗粒组成的催化剂能有效地促使水分解出氢气,而镍与磷是地球上常见且廉价的化学元素。这一研究结果已经发表在美国化学学会期刊上。

奇科表示,使用磷化镍纳米粒子的目的是为了从水中生产氢气,这对于许多能源生产技术而言是重要的,其中就包括燃料电池和太阳能电池。“水是一种理想的燃料供应者,因为它是廉价且丰富的,但我们需要的是如何从中提取氢气。”

氢具有高密度的能量也是一个巨大的能力载体,但它需要一定的能量才能从水中产生。奇科指出,科学家们一直在寻找一种廉价的催化剂来触发这种化学反应。目前这一过程通常由铂充当催化剂,但由于铂昂贵且稀少,奇科和他的团队一直在寻找更好的替代品。

奇科说:“曾有预测指出,磷化镍纳米颗粒可能是很好的‘候选人’。事实证明,磷化镍纳米颗粒确实是用来制备氢以及替代铂的最佳人选。”

团队成员开始是通过市售的金属盐研制磷化镍纳米粒子,先将这些盐在溶剂中溶解再加入其他化学成分,加热后形成了纳米粒子。研究人员创建出一个准球形的纳米——但不是完美的球,球的表面比较平以及有暴露出的边缘。

“纳米粒子的小尺寸可以创造出一个很大的表面积,暴露出的边缘则意味着可以更好地催化产生氢气的化学反应。”奇科解释道。

接下来,团队成员在加州理工学院为催化剂进行了相关的性能测试。在加州理工学院弥敦·路易斯、乔治·阿吉罗斯教授领导下,研究人员将纳米粒子放在一片钛箔上,并将其浸泡在硫酸溶液中。接下来,研究人员采用测量了所产生电流的电压,他们发现不仅有所期望发生的化学反应,而且其效率也非常高。

奇科说:“纳米技术可以带来更便宜、清洁的能源,这打开了一扇有效的大门。现在我们的目标是进一步提高这些纳米粒子的性能以及理解它们的功能。同时,我们相信团队能够铺平磷化镍最终成为催化剂的道路。”

来源:中国科学报