发布时间:2012-12-04

编译/闫凯

氢气是一种绿色燃料，因为它在燃烧之后只生成水，没有其他温室气体的排放，然而生产氢气却不那么容易。最近，美国的研究人员宣布，他们制造出了一种长寿命的催化剂，可以利用太阳光的能量制造氢气。如果该技术有了更进一步的提升，将促使直接分解水来获得氢气的方法出现。该文在线发表于11月的《科学》（Science）杂志上。用太阳光照射水就能生成氢气燃料的想法听起来像天方夜谭，但是光合作用就是一个现实的例子。许多研究者正在模仿这个过程，但是反应的催化剂不是太贵就是使用寿命过短，根本无法工业化。为了解决这个难题，他们一方面寻找光子的接受体，一方面寻找更好的催化剂。接受体吸收光子以后，将能量转化，生成激发态的电子，然后这些电子被传输到催化剂，与氢离子结合形成氢气。
美国罗切斯特大学的化学家，给硒化镉催化剂的纳米级颗粒上包上一层短链结构的有机分子（二氢硫辛酸，简称DHLA），使这些催化剂可以溶于水中。在这个反应中，水分子在接触到有光照的催化剂颗粒时，分解成离子形态的氢和氧以及被激发的电子。DHLA的单链非常短，可以让其中的镍离子（Ni2+-DHLA）与催化剂颗粒挨得很近，容易获取电子并使之结合到氢分子中。不过，在这个实验中并不是完全使用水分子分解产生的氢离子，为了容易产生氢气，研究者还向溶液中加入了维生素C。同时，这些催化剂的寿命较长，在使用了数个星期以后仍没有被破坏。然而，这项技术还不能用在真实的工业生产中，因为它每小时只能产生7000个氢气分子。