作為一種高能、清潔的可再生能源，“氫氣”一直都是人類追逐的目標，出于環保的考慮，電解水更被認為是制氫的最好途徑。但是“水制氫”的普及面臨著一個大難題，就是它的催化劑效率和成本實在是不理想，這也是之前“水氫汽車”事件為什么會受到質疑的原因。

不過最近，東京理工大學(Tokyo Institute of Technology)由前田和彥領導的研究小組公開了一項關于新型光催化劑的研究成果，這種催化劑可用于在陽光下分解水分子獲得氫氣。據報道，該催化劑由納米級金屬氧化物片和釕基染料分子組成，其工作原理類似于染料敏化太陽能電池——光催化活性的金屬氧化物能將水分解成H₂和O₂，而染料敏化的氧化物則能利用可見光。據悉，這種新型光催化劑能夠以每小時1960次的周轉頻率從水中產生H₂，外量子產率為2.4% 。

這種新材料由高表面積的鈮酸鈣納米片（HCa₂Nb₃O₁₀）插入鉑（Pt）納米團簇作為H₂析出位點構成。然而，鉑修飾的納米薄片并不能單獨工作，因為它們不能有效地吸收陽光。因此，科學家巧妙地利用可吸收可見光的釕基染料分子，將其與納米片結合，使太陽能驅動H₂進行生產成為可能。

鈮酸鈣納米片的高表面積和結構靈活性最大化了H₂析出位點的染料載量和密度，從而提高了H₂析出效率。此外為了優化性能，前田的團隊還用非晶態氧化鋁對納米片進行了改性，提高了電子的轉移效率。“納米片狀氧化鋁的改性不僅促進了染料的再生，而且不會阻礙電子從激發態染料注入到納米片中”前田說。

“直到最近，人們還認為使用高效的染料敏化光催化劑在可見光下分解水來實現H₂的制備是非常困難的，”前田解釋說。“但我們的新結果證實，只要對混合光催化劑進行精心設計，那確實是可行的。”

資料來源：東京理工大學

粉體圈 Coco編譯