據(jù)外媒報(bào)道,由英國、加拿大和中國香港的研究人員組成的團(tuán)隊(duì),開發(fā)出一種光催化納米纖維,可用于高效生產(chǎn)氫氣。
為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的氣候問題,科學(xué)家們嘗試用氫氣代替化石燃料,以驅(qū)動(dòng)車輛和機(jī)器。目前氫氣在很多領(lǐng)域均有應(yīng)用,但由于生產(chǎn)成本和儲(chǔ)存等問題,尚未普及。在這項(xiàng)新研究中,研究人員重點(diǎn)克服成本問題。他們模仿大自然,開發(fā)了一種人工光合作用系統(tǒng),利用太陽能和水制造氫氣。
在此項(xiàng)工作中,研究人員首先指出,利用犧牲還原劑(sacrificial reductant)分解水,只進(jìn)行導(dǎo)電部分的還原半反應(yīng),就可以更容易地生產(chǎn)氫氣。另外,之前在制造此類系統(tǒng)時(shí),遇到過量子產(chǎn)率低、穩(wěn)定性差和催化劑周轉(zhuǎn)率低等問題。為了解決這些問題,該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種自組裝納米纖維系統(tǒng)。
該系統(tǒng)使用嵌段共聚物和可結(jié)晶的成核嵌段,以及含有光敏劑或鈷催化劑的成殼嵌段。在所建立的自組裝系統(tǒng)中,材料可以長成穩(wěn)定的納米纖維,其中催化劑部分和光敏劑緊密相連。通過以梯度方式分布這些材料,納米纖維可以被制成類似于瓶刷的結(jié)構(gòu)(長度為95-3528nm),而不需要內(nèi)藏導(dǎo)線。然后,可以使用這種結(jié)構(gòu),利用太陽光將水轉(zhuǎn)化為氫氣。