控制电子自旋可提高水解制氢效率

据https://fuelcellsworks.com/网站报道，过氧化氢（H₂O₂）中间产物的形成是目前水解制氢环节的主要障碍之一，H₂O₂的形成严重制约了制氢效率及产物的稳定性。近日，来自荷兰埃因霍芬理工大学与以色列威兹曼研究所的研究人员成功解决了这一难题，他们通过控制反应中电子的自旋，进而有效地抑制了反应过程中H₂O₂的形成，从而大幅提高了水解制氢效率。该项研究为利用太阳能水解制氢技术铺平了道路。

该项研究成果日前已以“Control of Electrons&qpos; Spin Eliminates Hydrogen Peroxide Formation During Water Splitting”为题发表在了《Journal of the American Chemical Society》期刊上（文章DOI: 10.1021/jacs.6b12971）。

太阳能光解制氢技术主要利用光电化学电池，在太阳光作用下，水分解成氢气和氧气。该反应不仅需要大量的能量，而且会形成中间产物H₂O₂，H₂O₂的形成会导致电极中毒，降低制氢效率。

由埃因霍芬理工大学Bert Meijer教授与威兹曼研究所Ron Naaman研究员领衔的研究团队通过对氧化反应过程中由于内部磁矩作用下产生的电子自旋机理进行了研究，发现如果两个自旋运动共线，则磁矩作用可相互抵消，这样可有效抑制H₂O₂的形成。该项研究成果与Naaman课题组之前的研究结论一致，即电子通过手性分子（彼此为镜像的分子）的传输取决于反应过程中电子的自旋。