人们广泛研究利用水制氢作为燃料的替代品。尽管其目的是减少环境污染，但大多数工艺效率较低，会产生大量二氧化碳排放。然而，最近的研究表明，MOF 可以促进光催化制氢。
俄勒冈州立大学理学院的基里亚科斯·斯蒂利亚努教授及其研究团队合作研发出一种光催化剂，能够实现高速高效的氢气生产。研究表明，这种新型工具可用于应对温室气体排放和气候变化。
Stylianou 教授表示：“这项研究突显了 MOF 衍生的金属氧化物异质结作为光催化剂在实际制氢方面的潜力，有助于开发可持续和高效的能源解决方案。”
核心亮点
- 1小时内，1克RTTA-10,700产生了超过XNUMX微摩尔氢。
- 该过程使用光子的比率高达 10%，这意味着，每 10 个击中 RTTA-100 的光子中，就有 1 个有助于产生氢气。
在这项研究中，为了获得金属氧化物异质结，研究人员使用了 MOF。衍生的异质结是两种具有互补特性的材料的组合。利用它，他们制造出一种催化剂，当暴露在阳光下时，这种催化剂可以高效快速地将水分解成氢气。
他们将这种异质结称为 RTTA，其特点是采用 MOF 衍生的氧化钌和氧化钛。这些氧化物中掺杂了氮和硫。在测试了多种含有不同数量氧化物的 RTTA 后，他们找到了一种最佳方案。
Stylianou 教授说：“在各种 RTTA 材料中，氧化钌含量最低的 RTTA-1 表现出最快的氢气生成速率和较高的量子产率。”
金属有机框架（MOFs）由带正电荷的金属离子和有机连接分子组成，具有可调节的结构和微小的孔隙。此外，MOFs的性质取决于其设计中所用的组分。
KIST 研究人员表示，这是利用活性 MXene 进行低成本绿色氢气生产的另一种方法。
不可持续的氢气生产方法
甲烷蒸汽重整法是目前常用的天然气制氢传统方法。但该方法本身会产生碳排放。该方法涉及电催化，即通过催化剂通电。这种方法不仅会污染环境，而且成本高昂。每公斤氢气的生产成本约为1.5美元，而每公斤绿色氢气的生产成本则高达5美元。
谈到新研究中使用的材料，斯蒂利亚努教授说：“氧化钌价格不菲，但我们光催化剂中使用的量极少。对于工业应用而言，如果催化剂表现出良好的稳定性和可重复性，那么少量氧化钌的成本就显得不那么重要了。”
