磷化鎳納米粒子可為制氫反應(yīng)提速

    據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)教授雷蒙德·薩克領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，由儲(chǔ)量豐富且廉價(jià)的磷和鎳構(gòu)成的磷化鎳納米粒子可以成為制氫反應(yīng)的催化劑，為該反應(yīng)提速，最新研究將讓更廉價(jià)的清潔能源技術(shù)成為可能，相關(guān)論文將發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。

    為了制造出磷化鎳納米粒子，研究團(tuán)隊(duì)使用經(jīng)濟(jì)上可行的金屬鹽進(jìn)行試驗(yàn)。他們讓這些金屬鹽在溶劑中溶解，并朝其中添加了另外一些化學(xué)元素，然后加熱溶液，最終得到了一種準(zhǔn)球形的納米粒子——其并非完美的球形，因?yàn)閾碛幸恍┢降谋┞兜倪吔?。薩克解釋道：“納米粒子個(gè)頭小，但表面積很大，而且，暴露的邊緣上有大量的點(diǎn)可以為制氫反應(yīng)提速。”

    接下來(lái)，加州理工學(xué)院化學(xué)系教授內(nèi)森·劉易斯領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)這種納米粒子在反應(yīng)中的催化表現(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試。研究人員首先將該納米粒子放在一塊鈦金屬薄片上，并將薄片沒(méi)入硫酸溶液中，隨后施加電壓并對(duì)生成的電流進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，化學(xué)反應(yīng)不僅按照他們所希望的那樣發(fā)生了，效率也非常高。

    薩克解釋道，磷化鎳納米粒子的主要作用是幫助人們從水中制造出氫氣，這一反應(yīng)對(duì)很多能源生產(chǎn)技術(shù)，包括燃料電池和太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)都很重要。水是一種理想的燃料，因?yàn)槠淞畠r(jià)且豐富，但我們需要將氫氣從中提取出來(lái)。氫氣的能量密度很高且是很好的載能體，但產(chǎn)生氫氣會(huì)耗費(fèi)能量。

    科學(xué)家們一直在尋找廉價(jià)的催化劑以便讓水制氫反應(yīng)更加實(shí)用且高效。薩克表示：“鉑可以很好地完成這件事，但鉑昂貴且稀少。我們一直在尋找替代鉑的材料。此前有科學(xué)家預(yù)測(cè)，磷化鎳會(huì)是好的‘替身’，我們的研究結(jié)果也表明，在制氫反應(yīng)中，磷化鎳納米粒子的表現(xiàn)的確可以和目前鉑的效果相媲美。”

    薩克說(shuō)：“納米粒子技術(shù)有望讓我們獲得更廉價(jià)且更環(huán)保的能源。接下來(lái)，我們打算進(jìn)一步改進(jìn)這些納米粒子的性能并厘清其工作原理。最新技術(shù)有望啟發(fā)我們發(fā)現(xiàn)其他也由儲(chǔ)量豐富的元素組成的催化劑，甚至其他更好的催化劑。”

    美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部對(duì)該研究提供了資助。