目前，人们在制造绿色氢气时，通常使用可再生能源产生的电力来分解水。据国外媒体报道，德国维也纳科技大学的研究人员开发了一种新的光触媒设计，这种设计使水分解过程更加直接和可控。
(来源:维也纳工业大学)
通过“光催化分解水”的过程，有望直接利用太阳光分解水。这个概念还没有在工业上应用。TU Wien的研究人员在这个方向上迈出了重要的一步:在原子水平上构建分子和固体催化剂的新组合，并使用更低成本的材料可以完成这项工作。
不同原子的相互作用
来自材料化学研究所的阿列克谢·切列万(Alexey Cherevan)说:“事实上，光分解水需要同时解决两个问题，氧气和氢气必须考虑在内。水中的氧原子必须转化为氧分子，剩下的氢离子(只是质子)必须转化为氢分子。”
研究人员已经找到了一种解决方案，可以将由少数原子组成的微小无机簇固定在光吸收载体结构(如氧化钛)的表面。通过团簇和选定的半导体载体的组合，达到预定的目标。负责氧氧化的团簇由钴、钨和氧组成，而硫和钼的团簇特别适合于产生氢分子。这是研究人员首次将这些簇沉积在氧化钛表面，使其充当水分解的催化剂。
阿列克谢·切列万说:“众所周知，氧化钛对光非常敏感。吸收的光能在氧化钛中产生自由移动的电子和正电荷。然后在这些电荷的作用下，表面的原子团促进水分解成氧气和氢气。”
对每个原子的精确控制
阿列克谢·切列万解释说:“其他关于水的光解的研究需要使用纳米粒子。这些颗粒的形状和表面性质差异很大，不仅尺寸难以控制，原子的排列也不一样。在这种情况下，不可能详细准确地了解催化过程。”相比之下，使用这种新方法，原子团簇的精确结构是由原子精度决定的，并且可以完全了解催化循环。
“要了解决定流程效率的因素，这是获得反馈的唯一途径。研究人员不想依靠试错法来重复测试不同的纳米粒子，直到他们找到最好的粒子，而是想找到原子级别的最佳催化剂。”
事实证明，所选材料确实适合分解水，下一步就是精确调整其结构，以实现更高的效率。
简单而有前途
阿列克谢·切列万强调:“与电分解水相比，这种方法的独特优势在于简单。”电力制氢首先需要可持续的能源，如光伏电池，可能还需要电能储存装置和电解池。总之，相关的系统很复杂，需要大量的建筑材料。相比之下，光催化分解水只需要一个合适的涂层表面，被水覆盖，被太阳照射。
从长远来看，通过这种方法，我们还可以利用人工光合作用的概念产生更复杂的分子。你甚至可以利用太阳辐射的能量从大气中的二氧化碳和水生产碳氢化合物，然后将它们用于其他目的。
1目前，人们在制造绿色氢气时，通常使用可再生能源产生的电力来分解水。据国外媒体报道，德国维也纳科技大学的研究人员开发了一种新的光触媒设计，这种设计使水分解过程更加直接和可控。
(来源:维也纳工业大学)
通过“光催化分解水”的过程，有望直接利用太阳光分解水。这个概念还没有在工业上应用。TU Wien的研究人员在这个方向上迈出了重要的一步:在原子水平上构建分子和固体催化剂的新组合，并使用更低成本的材料可以……完成这项工作。
不同原子的相互作用
来自材料化学研究所的阿列克谢·切列万(Alexey Cherevan)说:“事实上，光分解水需要同时解决两个问题，氧气和氢气必须考虑在内。水中的氧原子必须转化为氧分子，剩下的氢离子(只是质子)必须转化为氢分子。”
研究人员已经找到了一种解决方案，可以将由少数原子组成的微小无机簇固定在光吸收载体结构(如氧化钛)的表面。通过团簇和选定的半导体载体的组合，达到预定的目标。负责氧氧化的团簇由钴、钨和氧组成，而硫和钼的团簇特别适合于产生氢分子。这是研究人员首次将这些簇沉积在氧化钛表面，使其充当水分解的催化剂。
阿列克谢·切列万说:“众所周知，氧化钛对光非常敏感。吸收的光能在氧化钛中产生自由移动的电子和正电荷。然后在这些电荷的作用下，表面的原子团促进水分解成氧气和氢气。”
对每个原子的精确控制
阿列克谢·切列万解释说:“其他关于水的光解的研究需要使用纳米粒子。这些颗粒的形状和表面性质差异很大，不仅尺寸难以控制，原子的排列也不一样。在这种情况下，不可能详细准确地了解催化过程。”相比之下，使用这种新方法，原子团簇的精确结构是由原子精度决定的，并且可以完全了解催化循环。
“要了解决定流程效率的因素，这是获得反馈的唯一途径。研究人员不想依靠试错法来重复测试不同的纳米粒子，直到他们找到最好的粒子，而是想找到原子级别的最佳催化剂。”
事实证明，所选材料确实适合分解水，下一步就是精确调整其结构，以实现更高的效率。
简单而有前途
阿列克谢·切列万强调:“与电分解水相比，这种方法的独特优势在于简单。”电力制氢首先需要可持续的能源，如光伏电池，可能还需要电能储存装置和电解池。总之，相关的系统很复杂，需要大量的建筑材料。相比之下，光催化分解水只需要一个合适的涂层表面，被水覆盖，被太阳照射。
从长远来看，通过这种方法，我们还可以利用人工光合作用的概念产生更复杂的分子。你甚至可以利用太阳辐射的能量从大气中的二氧化碳和水生产碳氢化合物，然后将它们用于其他目的。
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