美国发现原子尺度的催化剂可用以廉价制氢

　　美国北卡罗莱纳州立大学的研究人员发现，一种单原子厚度的二硫化钼薄膜（MoS2）能作为催化剂生产氢气，替代昂贵的铂催化剂。与传统技术相比，新技术不但成本低廉，使用上也更为简单灵活。该发现为廉价氢气的生产打开了一扇新的大门。相关论文发表在最近出版的《纳米快报》杂志上。

　　氢气是一种拥有巨大潜力的清洁能源，但生产这种能源并不容易。目前制备氢气主要依赖昂贵的铂催化剂，成本较高。这项新的研究表明，单层原子厚的二硫化钼薄膜同样也是一种有效的催化剂，能够用来制备氢气。虽然效率不如铂催化剂，但成本优势十分显著。

　　论文第一、北卡罗来纳州立大学材料与工程学助理教授曹麟游（音译）说：“我们发现这种薄膜的厚度是一个非常重要的因素。实验显示：单层原子厚的二硫化钼薄膜催化效果最佳，而之后每增加一层原子，催化能力就要降低5倍。”

　　如此薄的催化材料，远远出乎了一些研究人员的意料，因为此前大多数都认为催化反应一般都会沿着材料的边缘进行。而单层原子厚的二硫化钼薄膜如此之薄，其所拥有的“边缘”相对于较厚的材料实在是少的太多。因此，按照传统观点这种薄膜应该几乎没有催化活性。但此次研究中，曹麟游发现并非如此：在催化反应中，薄材料同样也能具有一定优势。他们发现，二硫化钼薄膜越薄，其导电性能越好，相应的其催化效率越高。因此问题的重点在于如何让催化材料薄到极致。“我们的工作表明，今后科学家们在相关研究中可能要更加注重催化剂的导电性能。”曹麟游说。

　　这种二硫化钼薄膜制氢技术主要用电力来实现催化反应。曹麟游的研究小组正在致力于将该技术与太阳能发电技术结合起来，开发出一种能够使用太阳能供电的水解制氢设备。

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　　下一代原子尺度材料的合成及分析是当前热点。这些材料已被证实可广泛用来制造超灵敏探测器、超薄电子设备、超坚固复合材料，或者推动催化新工艺生成——在制备氢气过程中，这种原子尺度的催化剂，仅由常见元素钼和硫组成，成本低廉，更有前途的是，它完全避开了此类反应的常用催化剂——铂。而随着铂价走高，人们愈发急需一种低成本替代品。当然，论效率，目前二硫化钼仍略逊一筹，但国际上已有多组团队正在对其过程进行优化，探索这种化合物的终极潜能，以期“花小钱，办大事”。