據(jù)美國每日科學網(wǎng)站12月16日(北京時間)報道,中美科學家攜手,以氧化鈷納米粒子為催化劑,首次采用可見光,快速地將水分解成了氫氣和氧氣,簡單快捷且能源轉化效率較高。相關研究發(fā)表在周日出版的《自然·納米技術》雜志網(wǎng)絡版上。
該研究領導者、美國休斯敦大學電子和計算機工程學院副教授包季明(音譯)表示,盡管還需要更進一步的研究,但新研究發(fā)現(xiàn)了氧化鈷這種新的光催化劑,并證明納米技術在改變物質(zhì)屬性方面的潛力。來自薩姆休斯頓州立大學、中國科學院、四川大學、德克薩斯州立大學的科學家們也參與了這項研究。
包季明說,從上世紀70年代開始,科學家們就在使用各種各樣的光催化劑進行水分離實驗。新實驗是科學家們首次使用氧化鈷,并首次在可見光下將中性水分解,能源轉化效率也很高,而且不需要其他催化劑。
他們使用飛秒激光燒蝕法和機械球磨法這兩種方式來準備納米粒子,兩種方式得到的納米粒子在實驗中的表現(xiàn)一樣好。他們也使用了各種不同的光源——從激光到模擬太陽光來進行實驗,并認為使用自然太陽光,實驗結果也會一樣好。
包季明說,一旦將納米粒子添加到反應中并使用光線照射,水幾乎立刻就會分解成氫氣和氧氣,得到的氫氣的體積為氧氣的2倍,與水(H2O)中氫氧的組成比一樣。
這項有望為人們提供可再生燃料的研究仍然需要進一步改進。包季明指出,最新實驗中,太陽光—氫的轉化效率約為5%,而轉化效率達到10%左右才適合進行商業(yè)化生產(chǎn)。
而且,還有其他問題需要解決,包括降低成本并延長氧化鈷納米粒子的壽命等?茖W家們發(fā)現(xiàn),在大約經(jīng)過一小時反應后,氧化鈷基本上就失去了活性。他們將繼續(xù)解答一些關鍵問題,進一步厘清氧化鈷的化學和電學屬性。