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科学研究：利用咸水和污水生产氢气的新材料
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科学研究：利用咸水和污水生产氢气的新材料
图片来源：托木斯克理工大学
托木斯克理工大学（TPU）的科学家与布拉格化工大学和拉贝河畔乌斯季扬•埃万盖利斯塔•普尔基涅大学的研究团队共同开发出一种可生产氢气的新型2-D材料。氢能源是替代能源的基础。阳光照射下，该材料可有效利用淡水、咸水和污水产生氢分子。该实验结果发表在《美国化学学会应用材料和界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上。
其中一位作者为TPU化学与应用生物医学研究院研究员奥尔加•古塞尔尼科娃（Olga Guselnikova），她指出：“氢是一种替代能源。因此，发展氢技术可成为应对全球能源挑战的解决方案。然而还有许多问题亟待解决。尤其是科学家们仍在寻找高效、环保的制氢法。主要方法之一是利用阳光电解水产生氢。地球上有很多水，但只有少数几种方法适用于咸水或污水。此外，占太阳辐射能43%的红外光谱也很少被利用。”
开发出的材料是一种厚度为1微米的三层结构。底层为一层金膜，第二层由10纳米铂所制，第三层是铬化合物和有机分子所构成的金属有机框架膜。
古塞尔尼科娃解释道：“实验过程中，我们给材料浇水并密封容器，定期采集气体样本，以确定氢气含量。红外光激发样品表面等离子体激元共振，金膜产生的热电子被转移到铂层，这些电子在与有机层接合面上开始去质子化。如果电子到达了金属有机框架的催化中心，后者也能用于还原质子获得氢。”
图片来源：Pixabay
实验表明，100平方厘米的材料在一小时内可以产生0.5升氢气。这是2-D材料记录中的最高速率之一。
她表示：“这种情况下，金属有机框架还可以充当过滤器。它过滤掉杂质，并将无杂质、已净化的水运输到金属层。这至关重要，因为尽管地球上有很多水资源，但其中大量的，不是咸水就是污水。因此，我们应当做好用这种水的准备。”
图片来源：Pixabay
未来，科学家希望改进这种材料，使其对红外光谱和可见光谱都有效。
古塞尔尼科娃补充道：“这种材料已在可见光谱中显示出一定吸收率，但在红外光谱下效率略低。经过改进后，这种材料有可能在太阳光谱中93%的范围内都有效。”
翻译：李雅婷
审校：董子晨曦
引进来源：托木斯克理工大学（Tomsk Polytechnic University）
引进链接：https://phys.org/news/2020-07-material-hydrogen-salt-polluted.html
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