美國萊斯大學(xué)的科學(xué)家創(chuàng )造了一種有效、便于制造的析氧催化劑，與半導體搭配能實(shí)現光解水，將太陽(yáng)能轉換為氫和氧形式的化學(xué)能。
萊斯大學(xué)和休斯頓大學(xué)研究者合作創(chuàng )造了一種新的催化劑，詳見(jiàn)后文
化學(xué)系教授Kenton Whitmire的實(shí)驗室與休斯頓大學(xué)研究者合作，發(fā)現直接在吸光納米棒陣列表面增加一層活性催化劑能產(chǎn)生人工光合材料，實(shí)現這種光吸收材料理論極限下的光解水。
析氧催化劑將水分子分解為氫和氧。許多研究均致力于找到一種清潔可再生的方式產(chǎn)生氫燃料，但這些技術(shù)尚未實(shí)現商業(yè)化。
萊斯大學(xué)研究團隊提出了一種新的方法，該方法結合三種充足的物質(zhì)——鐵，錳和磷，生成一種前驅物，可被直接放置在任何基質(zhì)上而不損壞該基質(zhì)。
為了驗證這種材料，該實(shí)驗室將該前驅物放置到定制化學(xué)氣相沉積(CVD)爐里，覆蓋一個(gè)吸光半導體二氧化鈦納米棒陣列。結合后的材料被稱(chēng)為光電陽(yáng)極，在達到10毫安每平方厘米的電流密度的時(shí)候仍然具有絕佳的穩定性。
上圖為均勻覆蓋催化劑的二氧化鈦納米棒陣列
該研究成果已被應用于兩項新研究中，一個(gè)是薄膜制作，發(fā)表在化學(xué)：歐洲雜志上，另一個(gè)是光電二極管的制造，發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì )納米上。
Whitmire說(shuō)該催化劑是由一種分子前驅物分解而來(lái)，這個(gè)過(guò)程是可擴展的。萊斯實(shí)驗室結合鐵、錳和磷(FeMnP)形成一種分子，該分子在真空中會(huì )變成氣體。該氣體通過(guò)CVD接觸到熱表面時(shí)，分解為覆蓋表面的FeMnP催化劑。
研究者稱(chēng)他們的薄膜是“首個(gè)異雙金屬磷化物薄膜”，所得到的薄膜包含穩定的原子六角形陣列，這在目前只能在1200攝氏度以上才能看到，而該薄膜只是在350攝氏度下花費30分鐘制造出來(lái)的。
Whitmire說(shuō)：“高于1200攝氏度的溫度會(huì )摧毀半導體陣列。但我們的薄膜可以在較低溫度下制造，并能均勻覆蓋在吸光半導體上，相互作用形成混合電極?！?/p>
研究者用這種金屬模樣的薄膜覆蓋二氧化鈦納米棒的三維陣列。這種復合材料可被用作光化學(xué)電池中的高比表面半導體。
萊斯大學(xué)博士后研究生Andrew Leitner正在準備析氧催化劑
針對直接將過(guò)渡金屬覆蓋到納米棒表面以最大化兩者的接觸面這種做法，Whitmire說(shuō)：“半導體和活性催化劑表面之間這種金屬質(zhì)感的導電界面，是這種裝置工作的關(guān)鍵?！?/p>
該薄膜還具備鐵磁性，因為其中原子的磁矩為相同方向排列。薄膜的居里溫度較低，居里溫度即為材料的磁性由很難被外界改變到很容易被外界磁場(chǎng)改變的臨界溫度點(diǎn)。研究者稱(chēng)，這對于磁制冷很有用。
由于已經(jīng)制定了自己的技術(shù)，Whitmire說(shuō)將其用于各種應用中就比較簡(jiǎn)單了，比如石化產(chǎn)品，能源轉換以及制冷?！熬拖袷遣圾Q則已，一鳴驚人。我們曾經(jīng)花費了大量時(shí)間潛心研究，把物質(zhì)結合到一起制作催化劑，現在卻突然有太多其他事情要做?！?/p>
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