西班牙和苏格兰的研究人员之间的国际合作已经产生了一种新的方法来改进进行氢析出反应(HER)所需的催化剂。将水转化为氢和氧的反应是人类依赖化石燃料以满足能量需求的有前途的替代方案。
发表在Nature Communications上的结果 表明,分子HER催化剂可以有效地发挥作用,同时强调了解催化剂 - 水相互作用的基本重要性以及影响氢气演变的众多参数的精细平衡。
加泰罗尼亚化学研究所(ICIQ)的组长Carles Bo是该论文的主要作者之一。他说:“我们正在努力寻找比现在使用的贵金属基更便宜的催化剂,以便在经济上可行地从水中生产氢气。
“这些发现将加速氢能经济的发展。”
理论和实验方法的结合使科学家们获得了一些关于氢析出反应的机理见解,并探索了新催化剂的工作原理。
格拉斯哥大学化学学院高级讲师Haralampos Miras博士说:“我们有兴趣制造分子,以解决具有挑战性的任务,例如水中氢的释放,并了解这些分子是如何起作用的。”
MoS 2 是用于从水中电催化生成氢的有前途的材料。然而,调整2D材料以实现有效的催化剂 - 水相互作用并非易事。在这里,科学家们使用MoS 2 作为设计分子类似物的起点,模拟其催化活性位点,同时暴露大量的催化活性位点。
本文中描述的分子催化剂家族使用模块化方法设计,确保催化位点和水分子之间的有效相互作用 - 同时避免昂贵的贵金属。事实上,新催化剂的合成是通过空气和简单的两步法进行的,这暗示了这些方法的可扩展性潜力以及与最先进的铂基催化剂竞争的经济可行性。
欧盟资助的COST行动多分子金属化学分子纳米科学(PoCheMoN)的成果,科学家们共同合作了几年,以开发该论文中公布的方法。
米拉斯博士补充说:“即便对最公开和政治人物持怀疑态度的成员来说,消耗化石燃料储备以及我们已经经历的前所未有的环境后果也需要采取紧急和果断的行动。我们的工作是全球氢能经济努力的一部分。我们预计这些发现将成为进一步探索分子催化系统的起点,并激励其他人努力解决具有挑战性的科学问题。“