科学家开发出能将阳光和水转化为清洁能源的非凡材料

在这项研究中，研究人员利用MOF衍生出一种金属氧化物异质结--两种具有互补特性的材料的组合--制造出一种催化剂，当暴露在阳光下时，这种催化剂能快速高效地将水分离成氢。他们将这种异质结称为RTTA，其特征是由MOF衍生的氧化钌和掺杂了硫和氮的氧化钛。他们测试了多种含有不同数量氧化物的RTTA，结果发现它们明显胜出。

Stylianou说："在各种RTTA材料中，氧化钌含量最低的RTTA-1显示出最快的氢气生产速度和较高的量子产率。"

他指出，仅在一小时内，一克RTTA-1就能产生超过10700微摩尔的氢。这一过程利用光子--光粒子--的比率高达10%，令人印象深刻，这意味着每100个光子击中RTTA-1，就有10个光子促进了氢的产生。

"RTTA-1之所以具有显著的活性，是因为金属氧化物的特性和母体MOF的表面特性产生了协同效应，从而增强了电子传递，"Stylianou说。"这项研究凸显了MOF衍生金属氧化物异质结作为光催化剂用于实际制氢的潜力，有助于开发可持续的高效能源解决方案。"

与传统的通过产生二氧化碳的甲烷-蒸汽重整工艺从天然气中获取氢气的方法相比，通过催化工艺分裂水产生氢气的方法更为清洁。

目前从水中制氢的催化工艺涉及电催化--通过催化剂通电。电催化的可持续性取决于可再生能源的使用，而要在市场上具有竞争力，能源必须是廉价的。

目前，甲烷-蒸汽重整生产氢气的成本约为每公斤1.5美元，而绿色氢气的成本约为每公斤5美元。

"水是一种丰富的氢源，光催化技术提供了一种利用地球丰富太阳能制氢的方法，"Stylianou说。"氧化钌并不便宜，但我们的光催化剂用量极少。对于工业应用来说，如果催化剂显示出良好的稳定性和可重复性，那么这种少量氧化钌的成本就变得不那么重要了。"

编译自/ScitechDaily