特拉華大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)的研究人員制備出了一種廉價(jià)的雙金屬催化劑，該催化劑是由銅鈦金屬模擬貴金屬鉑的結(jié)構(gòu)制備而成，其可以大大提高電解水制氫的效率，應(yīng)用前景廣闊。
　　德拉瓦大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種廉價(jià)且高效的催化劑，可以將水轉(zhuǎn)化為氫燃料，這使氫成為可持續(xù)能源更進(jìn)一步。
　　“二氧化碳的排放使人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到到，沒有一種清潔、可再生能源替代品，世界的發(fā)展是無法維持，”化學(xué)和生物工程助理教授Feng Jiao和合作者在《自然通訊》(《Nature Communications》)上發(fā)表的文章中寫道，“氫是潛在的清潔燃料。”
　　據(jù)調(diào)查，燃料氫有許多工業(yè)用途，例如可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的替代燃料。
　　不同于碳基燃料燃燒時(shí)排放CO2，氫燃料電池或發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行后的產(chǎn)物是水。但其作為可持續(xù)能源在第一步制備方法上就受到了阻礙。
　　工業(yè)中通常使用蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化工藝制氫，這需要天然氣和大量的能源，以及產(chǎn)生二氧化碳作為副產(chǎn)品。這使得氫燃料的生產(chǎn)成本很高。
　　通過電解水(即低電流分離氫原子和氧原子)代替從甲烷獲得氫，需要更少的能源，同時(shí)產(chǎn)生氧氣作為副產(chǎn)品，并可能使制氫更加可持續(xù)。
　　這就需要金屬催化劑，協(xié)助電子轉(zhuǎn)移從而降低反應(yīng)所需要的驅(qū)動(dòng)能量。但制氫最好的催化劑是鉑，進(jìn)行大規(guī)模利用的成本太高。
　　作為特拉華大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)之間的合作的一部分，焦博士和他的同事發(fā)現(xiàn)一種潛在的突破性的替代物--通過將銅和鈦結(jié)合起來模擬鉑催化劑的結(jié)構(gòu)的合金。
　　“(該)催化劑是由兩種廉價(jià)且豐富的元素制備而成，但它的活性是可以與鉑催化劑相媲美的，”焦博士說。新催化劑不僅更符合成本效益，而且使反應(yīng)速度更快。
　　單獨(dú)來用，銅和鈦并不是析氫較好的催化劑氫，但將其組合，它們?cè)谠�子尺度上形成了一個(gè)獨(dú)特的類似的鉑催化劑結(jié)構(gòu)。此外，多孔納米結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生可以最大數(shù)量地暴露活性位點(diǎn)(反應(yīng)通常發(fā)生在活性位點(diǎn))。
　　銅和鈦原子的某些排列會(huì)形成非活性位點(diǎn)，降低效率，所以原子相對(duì)比例和位置需要嚴(yán)格控制。
　　雙金屬(銅鈦)催化劑自身就是載體，所以通過導(dǎo)電表面連接(例如碳)，這進(jìn)一步降低了反應(yīng)的能量損失。
　　“催化劑的經(jīng)濟(jì)性和效率提供了令人興奮的可能性，”焦博士說。“它(為我們)提供了使用廉價(jià)金屬代替貴金屬催化劑且不損害性能的新機(jī)遇。”