中美研究團(tuán)隊開發(fā)出一種新型雙原子催化劑,作為人工光合作用的平臺。
如今,太陽能越來越便宜,也越來越高效。然而,儲存太陽能始終是個令人苦惱的問題。利用太陽能是一個崇高的目標(biāo),科學(xué)家致力于探索一個重要問題:如何在晴天儲存太陽能,并在陰雨天進(jìn)行配送?在某種程度上,這像是人工光合作用——植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,為自身活動提供能量;而科學(xué)家則希望儲存太陽能,以供來日使用。
該研究的主要作者、波士頓學(xué)院化學(xué)系副教授Dunwei Wang表示,他們希望研制出直接儲存太陽能的技術(shù),從而解決太陽能的主要問題——間斷性。他們直接收集太陽能,并將能量儲存在化學(xué)鍵里。這個過程很像光合作用,只不過效率更高、成本更低。他們開發(fā)出一種催化劑,能夠極大程度地推動這個過程。大致上,這項技術(shù)利用水、二氧化碳、太陽能,生產(chǎn)可儲存能量,然后通過電網(wǎng)進(jìn)行輸送。
大多數(shù)催化劑為單原子,很少有人研究雙原子催化劑。他們合成了一種雙原子銥多相催化劑,合成過程既輕松、又便宜。這種催化劑極其穩(wěn)定,對水的氧化具有極高的催化活性——在天然及人工光合作用中,水的氧化是一個重要過程。
研究人員利用勞倫斯伯克利國家實驗室的先進(jìn)光源設(shè)備,通過X射線進(jìn)行測量,確定催化劑的結(jié)構(gòu)和性能。實驗結(jié)果令人分外驚喜——催化劑既簡單、又穩(wěn)定,同時對目標(biāo)反應(yīng)具有極高的催化活性。
以往,科學(xué)家只能研制出均相催化劑,而均相催化劑的穩(wěn)定性非常差。這是有史以來第一遭,科學(xué)家看到多相催化劑在生產(chǎn)與儲存清潔能源方面的潛能,這為可再生能源生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新帶來了希望。
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