美国化学学会 信用:Pixabay/CC0公共域 当使用阳光而不是化石燃料从水中提取氢气时,氢气是一种无污染的能源
但是目前用催化剂和光来“分裂”或分解水分子的策略需要引入化学添加剂来加速这一过程
现在,美国化学学会ES& T工程中心的研究人员开发出一种催化剂,可以破坏废水中已经存在的药物和其他化合物,产生氢燃料,在产生有用物质的同时去除污染物
利用太阳能分解水来制造氢燃料是一种很有前途的可再生资源,但即使使用催化剂来加速,这也是一个缓慢的过程
在某些情况下,添加酒精或糖来提高制氢速率,但这些化学物质会随着氢气的产生而被破坏,这意味着这种方法是不可再生的
在另一项策略中,研究人员试图利用废水中的污染物来提高氢燃料的生成
虽然钛基催化剂既能去除污染物又能产生氢气,但两个步骤的效率都低于预期,因为它们的反应位点重叠
减少这种干扰的一种方法是通过将不同的导电金属熔合在一起来制造催化剂,从而为反应的发生创造单独的场所
因此,李传浩和他的同事们希望将氧化钴和二氧化钛结合起来,创造出一种双重功能的催化剂,既能分解废水中常见的药物,又能有效地将水转化为氢气作为燃料
为了制造催化剂,研究人员在纳米级二氧化钛晶体上涂上了一层薄薄的氧化钴
初步测试表明,这种材料不会产生太多氢气,因此作为下一步,研究小组在这种双重催化剂中添加了1%重量的铂纳米粒子——一种高效但昂贵的制氢催化剂
在模拟阳光的存在下,铂浸渍的催化剂降解了两种抗生素并产生大量的氢气
最后,研究小组用真实的废水、中国一条河流的水和去离子水样本测试了他们的产品
在模拟日光下,催化剂刺激了所有三个样品中的氢气产生
从废水样品中获得了最大量的氢气
研究人员说,他们的催化剂可以同时产生氢燃料,是一种可持续的废水处理选择
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