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2013-03-24 05:19
低温与特气 2013年4期
关键词:二硫化钼磷化电解水

液空收购一美国电子材料公司

近日,液化空气集团(液空)签署一项协议,收购一家美国电子材料公司Voltaix。该收购预计在今夏获得相关监管部门的批准之后正式完成。据悉,Voltaix成立于1986年,是一家为生产半导体设备和先进太阳能电池提供所需材料的制造商,在硅烷、锗和硼化学领域拥有专业知识和全球管理体系。

新试剂有助用酶催化电解水制氢

法国国家科研中心日前发表公报说,该中心参与的一个研究小组发明一种新试剂,能在试管内激活微生物体内的一种酶,这种酶能催化电解水制氢过程,降低电解水制氢成本。

这种试剂由一种与氢化酶活性中心相似的仿生化合物和蛋白质组成,能够与不具有活性的氢化酶发生反应,并将其仿生部分转移至氢化酶中,从而激活氢化酶的催化作用。

研究人员认为,该成果有助于探索氢化酶的生物多样性,通过合成不同的氢化酶活性中心相似物来激活更多种类的酶,从而寻找到一种可利用的最高效、最稳定的酶作为电解水制氢的催化剂。

氢是一种清洁的可再生能源,可通过电解水制取。但电解水制氢需用铂等稀有金属作催化剂,这种贵金属的稀缺性制约了电解水制氢的长期发展,并使其成本居高不下。而在生物界,微藻等微生物能用体内存在的由铁等常见金属离子构成的氢化酶作为催化剂,通过电解水制氢为自身新陈代谢提供能量。这种具有催化作用的氢化酶被视为铂等贵金属催化剂的天然替代物。

相关论文已发表在英国《自然》杂志网络版上。

磷化镍纳米粒子可为制氢反应提速

据美国每日科学网站近日报道,美国宾夕法尼亚州立大学化学教授雷蒙德·萨克领导的研究团队发现,由储量丰富且廉价的磷和镍构成的磷化镍纳米粒子可以成为制氢反应的催化剂,为该反应提速,最新研究将让更廉价的清洁能源技术成为可能,相关论文将发表在《美国化学会志》上。

为了制造出磷化镍纳米粒子,研究团队使用经济上可行的金属盐进行试验。他们让这些金属盐在溶剂中溶解,并朝其中添加了另外一些化学元素,然后加热溶液,最终得到了一种准球形的纳米粒子——其并非完美的球形,因为拥有一些平的暴露的边角。萨克解释道:“纳米粒子个头小,但表面积很大,而且,暴露的边缘上有大量的点可以为制氢反应提速。”

萨克解释道,磷化镍纳米粒子的主要作用是帮助人们从水中制造出氢气,这一反应对很多能源生产技术,包括燃料电池和太阳能电池来说都很重要。水是一种理想的燃料,因为其廉价且丰富,但我们需要将氢气从中提取出来。氢气的能量密度很高且是很好的载能体,但产生氢气会耗费能量。

科学家们一直在寻找廉价的催化剂以便让水制氢反应更加实用且高效。萨克表示:“铂可以很好地完成这件事,但铂昂贵且稀少。我们一直在寻找替代铂的材料。此前有科学家预测,磷化镍会是好的‘替身’,我们的研究结果也表明,在制氢反应中,磷化镍纳米粒子的表现的确可以和目前铂的效果相媲美。”

萨克说:“纳米粒子技术有望让我们获得更廉价且更环保的能源。接下来,我们打算进一步改进这些纳米粒子的性能并厘清其工作原理。最新技术有望启发我们发现其他也由储量丰富的元素组成的催化剂,甚至其他更好的催化剂。”

美国国家科学基金会和美国能源部对该研究提供了资助。

二硫化钼新结构可成水制氢催化剂或带来廉价氢燃料

美国科学家在最新一期《美国化学会志》网络版上表示,他们研制出一种新的二硫化钼结构,能充当水制氢反应中的催化剂,有望替代昂贵的铂,助人类早日迈进经济环保的“氢经济”时代。

威斯康辛大学麦迪逊分校的化学系博士后马克·洛克维斯基同教授金松(音译)携手制造出一种新的二硫化钼结构,研究表明,其可以显著为水制氢反应提速。

研究人员将二硫化钼的纳米结构沉积在一盘石墨上,随后用锂对二硫化钼进行处理,制造出了另外一种具有不同属性的二硫化钼结构。科学家们解释道,就像碳既能制成供爱美女性佩戴的钻石,也能制成供小孩写字用的石墨一样,二硫化钼因其不同结构既能做半导体也能做金属。当二硫化钼在石墨上生长时,它是半导体;但当它经过锂处理就变成了金属。研究表明,金属状态的二硫化钼具有非常卓越的催化性能。

洛克维斯基说:“像石墨由一堆容易剥离的薄片组成一样,二硫化钼也由能分开的薄片组成。以前的研究证明,具有催化活性的点位于薄片的边缘。锂处理的作用主要是:让二硫化钼从半导体状态转变到金属状态;让薄片分离,制造出更多边缘,增加具有催化活性的点的数目,使催化性能得以大幅提高。”

研究人员表示,新材料由常见的元素钼和硫组成,成本低廉。更重要的是,它完全避开了水制氢反应中的常用催化剂——罕见且昂贵的铂。洛克维斯基说:“为了降低水制氢反应的催化剂成本,大部分科学家采用的方法是,通过制造微小颗粒来减少铂的使用,但我们完全不用铂,新材料的催化性能也很好。最新实验提出了一种新的提高催化剂性能的方法。”

金松表示:“尽管新材料让水制氢反应的效率得以大幅提高,但与铂相比仍略逊一筹。接下来,我们将通过对这一过程的各个方面进行优化以及探索相关化合物的潜能,找到方法提高新材料的性能。人类达到‘氢经济’时代还面临诸多障碍,但氢燃料在高燃效和污染少等方面的优势如此明显,我们必须不断向前推进。我们已经制造出了几毫克这种催化剂,从理论上而言,可以对这种结构进行大批量生产。”

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