新纳米催化剂能在可见光条件下快速分解水

文/刘 霞

据美国每日科学网站2013年12月16日（北京时间）报道，中美科学家携手，以氧化钴纳米粒子为催化剂，首次采用可见光，快速地将水分解成了氢气和氧气，简单快捷且能源转化效率较高。相关研究发表在《自然·纳米技术》杂志网络版上。

该研究领导者、美国休斯敦大学电子和计算机工程学院副教授包季明（音译）表示，尽管还需要更进一步的研究，但新研究发现了氧化钴这种新的光催化剂，并证明纳米技术在改变物质属性方面的潜力。来自萨姆休斯顿州立大学、中国科学院、四川大学、德克萨斯州立大学的科学家们也参与了这项研究。

包季明说，从20世纪70年代开始，科学家们就在使用各种各样的光催化剂进行水分离实验。新实验是科学家们首次使用氧化钴，并首次在可见光下将中性水分解，能源转化效率也很高，而且不需要其他催化剂。

他们使用飞秒激光烧蚀法和机械球磨法这两种方式来准备纳米粒子，两种方式得到的纳米粒子在实验中的表现一样好。他们也使用了各种不同的光源——从激光到模拟太阳光来进行实验，并认为使用自然太阳光，实验结果也会一样好。

包季明说，一旦将纳米粒子添加到反应中并使用光线照射，水几乎立刻就会分解成氢气和氧气，得到的氢气的体积为氧气的2倍，与水（H2O）中氢氧的组成比一样。

这项有望为人们提供可再生燃料的研究仍然需要进一步改进。包季明指出，最新实验中，太阳光—氢的转化效率约为5%，而转化效率达到10%左右才适合进行商业化生产。

而且，还有其他问题需要解决，包括降低成本并延长氧化钴纳米粒子的寿命等。科学家们发现，在大约经过一小时反应后，氧化钴基本上就失去了活性。他们将继续解答一些关键问题，进一步厘清氧化钴的化学和电学属性。