黑納米粒子可為光催化制氫反應提速

　　據物理學家組織網近日報道，美國科學家研發出一種原子尺度的“混亂工程”技術，可以將光催化反應中低效的“白色”二氧化鈦納米粒子變成高效的“黑色”納米粒子。科學家們表示，最新技術有望成為氫清潔能源技術的關鍵。

　　加州大學伯克利分校以及伯克利勞倫斯國家實驗室環境能源技術中心的科學家塞繆爾·毛領導的研究團隊研發出的這項技術，通過工程方法，將“混亂工程”引入了半導體二氧化鈦納米晶體的結構中，使白色的晶體變為黑色，新晶體不僅能吸收紅外線還可以吸收可見光和紫外線。塞繆爾·毛在美國化學會于新奧爾良舉辦的年度大會上指出：“我們已經證明，黑色的二氧化鈦納米粒子能通過太陽光驅動的光催化反應產生氫氣，而且，效率創下了新高。”

　　塞繆爾·毛解釋道：“在實驗中，我們讓白色的二氧化鈦納米粒子承受高壓的氫氣，打亂了二氧化鈦納米粒子的結構，合成出的黑色二氧化鈦納米粒子成為一種耐用且高效的光催化劑，而且也擁有了全新的潛能。”

　　氫氣可廣泛應用于清潔電池或燃料中，并不會加速全球變暖，但是，使用氫氣面臨的最大挑戰是：如何高效且低成本地大規模制造出氫氣。盡管氫氣是宇宙中儲量最豐富的元素，但純氫在地球上少之又少，因為氫會同任何其他類型的原子結合。用太陽光將水分子分解成氫氣和氧氣是理想的制造純氫的方式，但這一過程需要一種高效且不被水腐蝕的光催化劑，二氧化鈦能對抗水的腐蝕，但無法吸收紫外線，紫外線占據了太陽光10%的能量。

　　塞繆爾·毛的最新研究改變了這種現狀，最新技術不僅為制氫過程提供了一種極富前景的新的光催化劑，而且也消解了一些根深蒂固的科學觀念。塞繆爾·毛說：“我們的測試表明，一種好的半導體光催化劑不必是瑕疵最小且能態僅僅在導帶之下的單晶體。”

　　另外，伯克利實驗室先進光源中心進行的特性研究測量結果表明，在100個小時的太陽光驅動制氫過程中，有40毫克氫氣源于光催化反應，僅僅0.05毫克氫被黑色的二氧化鈦吸收。