新納米催化劑能在可見光條件下快速分解水

文/劉 霞

據美國每日科學網站2013年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。相關研究發表在《自然·納米技術》雜志網絡版上。

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，但新研究發現了氧化鈷這種新的光催化劑，并證明納米技術在改變物質屬性方面的潛力。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20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化生產。

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。科學家們發現，在大約經過一小時反應后，氧化鈷基本上就失去了活性。他們將繼續解答一些關鍵問題，進一步厘清氧化鈷的化學和電學屬性。