麻省理工学院开发出廉价电解水催化剂
2023-01-08靳爱民
石油炼制与化工 2022年7期
生产交通替代燃料——氢的核心是电解水反应。但这种反应需要稀有且昂贵的铱元素作为催化材料,其生产潜力受到限制。目前麻省理工学院的研究团队开发了一种全新的称为金属氢氧化物-有机框架(MHOF)催化剂材料,廉价且来源广泛。这类材料能让工程师精确调整催化剂的结构和组成,以满足特定化学过程的需要,催化剂性能相当或超过昂贵的传统催化剂。
该团队受金属-有机框架(MOFs)化合物(一种由金属氧化物节点与有机连接分子连接在一起的晶体结构)研究的启发,通过用某种金属氢氧化物取代这些材料中的金属氧化物,发现有可能制造出精确可调的材料,这种材料具有催化剂必要的稳定性。
Román-Leshkov教授表示:如果把这些有机连接分子放在一起,实际上形成了大片的金属氢氧化物,这种金属氢氧化物与有机连接分子相互衔接,形成层状结构,具有更高的稳定性。这种结构好处很多,可对纳米结构进行精确控制,可对金属的电子特性进行精确控制,同时非常稳定,使用寿命更长。
虽然尚无全面的经济分析,但这些材料主要由镍和铁组成,其成本仅为现有催化剂的1/100。与现有的镍基催化剂相比,这种材料可调控能力提高了4倍,只需用不同的金属取代化合物中的镍即可。
这种材料有可能会为未来的发现提供许多重要的途径。通过将这种材料制成极薄的膜片,然后涂在另一种材料上,可进一步降低这种材料的总成本。到目前为止,这些材料经过了小型实验室测试,该团队目前着力工业化问题,工业化尚需时日。