美国麻省理工学院

《美国麻省理工学院》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、美国麻省理工学院（MIT）教授丹尼尔（DanielNocera）和他的同事们于2010年5月宣布，发现了另一种基于廉价的和可普及利用的材料配方，可以利用电力有效地促进水分子的分裂。2008年，Nocera和其团队就报道过开发出水分解催化剂，该催化剂易于从地球上丰富的材料（钴和磷）来制备，并且可在温和条件下运作，温和条件是在室温和和一个大气压下使用pH值呈中性的水。2010年5月中旬出版的美国国家科学院学报（journalProceedingsoftheNationalAcademyofScience，PNAS）报道了新的研究成果，发现使用硼酸镍的功能也可有效而可持续地作为产生氧气的电

2、极，用于水的分解。用作新催化剂的材料来源比上次需用的材料更为丰富和廉价。帶有电催化水氧化性能的催化剂薄膜类似于最近报道的Co-基催化剂的性能，可在pH值9.2(Bi)条件下在电解质中从稀的Ni2+溶液进行电分解。Ni-Bi薄膜的制备可进行精确的厚度控制，并可在适度的过电势下操作，可为太阳能转换中应用的Co催化剂提供替代方案。（新华社北京１２月７日电  综合新华社驻东京记者和驻伦敦记者报道，日本科学家日前宣布他们研制成了分解水的新型催化剂，在阳光中的可见光波段就能把水分解为燃料电池所必需的氧和氢。科学家称，这种仅用阳光和水就能生产出氢和氧的技术将成为“人类的理想技术之一”。    科学

3、家认为，用阳光分解水的实质就是把太阳能转化为化学能，水分子中氢和氧原子结合的化学键相当稳定，想用光分解水就必须使用催化剂。现有的光催化剂的效果均不理想，它们催化效率低、只能利用阳光一小部分波段的能量、寿命也较短。    日本产业技术综合研究所的科学家研制出一种新型的光催化剂，它由铟钽氧化物组成，表面有一层镍氧化物。这种催化剂在可见光波段起作用，它的催化效率和使用寿命都高于现有的同类催化剂。    在实验中，该所科学家采用阳光中波长为４０２纳米的可见光对水进行分解，结果氧和氢的生成率为０．６６％。据介绍，如果应用纳米技术改进催化剂的结构特别是表面结构，可把水的分解率提高百倍。该研究所的

4、新闻公报说，这一科研成果虽然还处于实验阶段，但在世界上是首创，科学家已将这一成果发表在１２月６日出版的英国《自然》杂志上。    水分解后得到的氢气是一种清洁能源，它的燃烧最终产物是水，与化石燃料相比，它不会产生温室气体，因此世界许多国家目前都在开发氢能源，如何以简单、廉价的方法获得氢是当前能源研究中的难点。    参与此项开发的研究人员邹志刚博士来自中国天津，他在这项名为“太阳光能源转换”的课题中发挥了重要作用。他在接受新华社记者采访时说，这一科研成果的特点是能生产无污染、无废物的洁净能源；若与燃料电池相结合，水还能得到循环使用。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发出一种筛选方法，利用

5、离子液体（一种特殊类型的熔盐，在100℃沸点下变成液体）从源头（如发电厂）分离二氧化碳，使其成为一种比目前方法更为清洁、可行和稳定的CO2捕获方法。尽管目前已经在减少由燃烧化石燃料排放的二氧化碳方面取得了很大的成果，但是，首先必须从其源头进行分离，也就是“捕获”。这种新技术可以大大提高二氧化碳捕获过程的工作效率。目前，一些具有商业CO2捕获能力的火电厂都是基于乙醇胺（MEA，75年前研发的一种一般用途的溶剂）的化学吸收工艺。但这是一种具有腐蚀性的非选择性溶剂，需要使用大型设备，而且只有在CO2分压低到中等程度情况下才有效。LLNL研发的这种新溶剂可以克服这些缺点。和传统溶剂相比，利用

6、离子液体作为分离溶剂具有独特的优势。因为这种溶剂几乎没有蒸气压、不挥发，即便是在高温条件下。其优点包括高化学稳定性、低腐蚀；几乎为零蒸汽压；对于膜的支持性；巨大的离子选择空间，可以潜在优化二氧化碳溶解度。在过去几年，已经有几次关于离子液体可作为有效CO2溶剂的试验测试，提供的数据显示可能对于优化CO2捕获的离子液体选择方面有帮助。但是，每次的实验耗时耗资，而且往往被停止，因为特定的离子液体不容易获得。但是如果能够开发一种计算工具，就能够更快地开展离子液体在CO2分离方面的工作，能够更有效地进行实地测试。LLNL负责这项工作的科学家AmiteshMaiti制定了一个计算策略，能够可靠地

7、筛选任何溶剂，包括用于CO2高效率捕获的离子液体。他制定了一种量子化学热力学方法来计算任意稀释下任何溶剂中溶质的化学势（在这种情况下的二氧化碳）。他发现，这个结果加上CO2实验方程的状态数据可以得出大量的溶剂中准确的溶解度，包括离子液体。基于过去几年的工作积累，他通过直接比较溶解度计算值与实验值证实了这点。接着，他用这种方法来预测新的溶剂类型，实验证明二氧化碳溶解度接近2倍时可作为最有效的溶剂。Maiti希望这种计算方法的准确性可以使科学家们看到有用的趋势