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美國開發(fā)出用酸水制備氫氣的新催化劑

　　勞倫斯伯克利國家實驗室的赫馬馬拉·卡倫娜達(dá)薩領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊與加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家攜手合成出該分子。其能模擬沿著輝鉬礦晶體邊緣的三角形二硫化鉬單元�？茖W(xué)家們表示，從催化角度而言，塊狀輝鉬礦晶體材料相對來說是惰性的，但其邊界點擁有催化活性，因此，與邊界點類似的分子能被用來制造更高效且更廉價的新型催化劑，讓科學(xué)家們能用更少的材料獲得同樣的催化效果。

　　輝鉬礦是金屬鉬的晶體硫化物，也是提煉鉬鐵的主要礦物質(zhì)，一般用作潤滑劑，但它也是標(biāo)準(zhǔn)的催化劑，可用于剔除石油和天然氣中的硫以便減少其燃燒時二氧化硫的排放量。最近已有研究證明，輝鉬礦納米粒子也能作為用水制備氫氣的電化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)的催化劑。

　　目前，最好的制氫方法是使用鉑催化劑，將水分子分解為氫分子和氧分子。然而，隨著鉑價飆升，人們急需一種低成本的替代催化劑。輝鉬礦儲藏豐富且成本僅為鉑的七十分之一，因此，科學(xué)家們開始研究輝鉬礦在制氫中的潛力，希望借此研發(fā)出一種便宜、高效且碳中和的制氫手段。但輝鉬礦也有問題。高分辨率掃描隧道顯微鏡研究和理論計算已確定輝鉬礦僅其三角形二硫化鉬邊界具有催化活性，但制造出具有更高密度的有催化作用的邊界點的輝鉬礦是一個巨大挑戰(zhàn)。

　　研究團(tuán)隊使用一種PY5Me2配位體制造出了一個二硫化鉬分子，盡管自然界中并沒有該分子，但其性能穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)與輝鉬礦三角形的邊界點一樣，其也能形成一層與構(gòu)建輝鉬礦硫化物邊界類似的材料。利用新分子作為配體合成出的輝鉬礦復(fù)合物能高效地催化從酸水中制備氫氣的反應(yīng)。

　　研究人員杰弗里·龍指出：“我們能通過修改配位體來調(diào)整這種分子的電子結(jié)構(gòu)，這表明，我們能定制所得材料的活性、穩(wěn)定性以及氫還原要求的超電勢來改善其性能。”

　　研究人員克里斯托弗·張表示：“我們現(xiàn)在正在研制與其他催化材料內(nèi)的活躍點類似的分子，其有望在更大pH范圍的環(huán)境下工作，同時研究光驅(qū)動的催化反應(yīng)。最新分子或許并不能完全替代現(xiàn)有催化劑，但它確實提供了一種增加無機(jī)固體催化材料的活性點密度的方法，讓我們能‘花小錢，辦大事’�！�

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