科學家研製出新型納米複合材料，可做為高效低成本的氫氣催化劑

美國加州大學聖克魯茲分校的研究人員近日製備了一種具有納米結構的新型複合材料，

它作為電化學裂解水制氫的催化劑，表現出了優異的性能。高效、低成本的催化劑對於實現氫氣作為清潔、環保燃料的目標至關重要。該研究作為封面文章發表在了國際頂尖期刊《Chem Sus Chem》上。

加州大學聖克魯茲分校的Shaowei Chen教授一直致力於研究碳基納米結構材料作為電解水催化劑的用途。最近的研究中，他們將釕離子結合到了氮化碳的片狀納米結構中，

並獲得了很好的效果。將該材料嵌入到石墨烯片中後，性能得到了進一步提高。

釕與氮在這些納米結構材料中的鍵合化學的高催化性能中起著關鍵作用，同時該催化劑的穩定性也十分優異。

長期以來，氫氣一直被視為理想的清潔和可再生燃料。例如，給電動汽車提供動力的氫燃料電池只排放水蒸氣。然而，目前的氫生產仍然嚴重依賴化石燃料（主要是用蒸汽從天然氣中提取）。

低成本、高效率的電解法將是一項重大突破。

目前，電解水生產氫氣最有效的催化劑是鉑基催化劑，但這種金屬稀有且昂貴。碳基材料催化劑顯示出了一定潛力，但它們的性能還不及鉑基催化劑。

在這個新型催化劑中，釕離子嵌入在氮化碳納米片中，改變了矩陣中的電子的分佈，為結合質子產生氫氣提供了更多的活性位點。在結構中加入石墨烯進一步增強了電子的重新分佈。

“石墨烯與氮化碳納米片形成了三明治結構，使電子再進一步調整分佈。這給了我們更大的質子還原效率。”Chen教授解釋道。

該複合材料的電催化性能與工業鉑催化劑相當。然而，未來仍有很長的路要走，以實現廉價和高效的氫生產。

編譯：Coke 編輯：張夢