研究人员开发出新型催化剂 清理废水的同时可产生氢燃料

当利用阳光而不是化石燃料从水中提取氢气时,它是一种无污染的能源。但目前用催化剂和光来 "分裂"或分解水分子的策略需要引入化学添加剂来加速这一过程。现在,研究人员在《ACS ES&T Engineering》上表示,他们已经开发出一种催化剂,可以破坏废水中已经存在的药物和其他化合物用来生成氢燃料,这意味着在生产有用的东西的同时,还一举两得地摆脱了一种污染物。

利用太阳的能量来分裂水来制造氢燃料是一种很有前途的可再生资源,但即使使用催化剂来加速这一过程也是非常缓慢,在某些情况下,生产过程中会加入醇类或糖类来提高制氢的速度,但这些化学物质在生成氢气的过程中会被破坏,这意味着这种方法是不可再生的。

在另一种策略中,研究人员曾尝试利用废水中的污染物来提高氢燃料的生成速度。虽然基于钛的催化剂对去除污染物和产生氢气都有效,但由于它们的反应位点重叠,这两个步骤的效率低于预期。减少这种干扰的一种方法是通过将不同的导电金属融合在一起制造催化剂,从而形成独立的反应场所。因此,Chuanhao Li及其同事希望将氧化钴和二氧化钛结合起来,制造出一种双重功能的催化剂,在分解废水中常见药物的同时,还能有效地将水转化为氢气作为燃料。

为了制造这种催化剂,研究人员在纳米级二氧化钛晶体上涂上一层薄薄的氧化钴。最初的测试表明,这种材料并不能产生多少氢气,因此作为下一步,该团队在这种双重催化剂上加了1%重量的铂纳米颗粒--这是一种高效的、虽然昂贵的氢气生成催化剂。在模拟太阳光的作用下,加了铂的催化剂降解了两种抗生素,并产生了大量的氢气。

最后,该团队在真实的废水:来自中国一条河流的水样和去离子水样品上测试了他们的产品。在模拟阳光的照射下,该催化剂刺激了这三种样品中氢气的产生。从废水样品中获得的氢气量最大。研究人员表示,他们的催化剂可以同时产生氢燃料,成为一种可持续的废水处理方案。

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