当前位置:首页 > 财经聚焦 > 科学与健康丨让氢气“更听话”!科学家在光催化氢气异裂领域取得新进展

科学与健康丨让氢气“更听话”!科学家在光催化氢气异裂领域取得新进展

2025年09月05日72718

  新华社沈阳9月5日电 题:让氢气“更听话”!科学家在光催化氢气异裂领域取得新进展

科学与健康丨让氢气“更听话”!科学家在光催化氢气异裂领域取得新进展
图片来源于网络,如有侵权,请联系删除

  新华社记者王莹、胡喆

科学与健康丨让氢气“更听话”!科学家在光催化氢气异裂领域取得新进展
图片来源于网络,如有侵权,请联系删除

  氢气是改变很多“顽固分子”的关键钥匙之一,它可以把空气中的主要成分氮气转化为化肥,把温室气体二氧化碳转化成汽油……然而,氢气的两个氢原子就像一对“紧密相拥的情侣”,常温下想让它们“分手”困难重重。

  近日,中国科学院大连化学物理研究所王峰研究员团队联合意大利的里雅斯特大学保罗·福尔纳谢罗教授等人在光催化氢气异裂领域取得新进展,发展了光催化策略,实现了常温条件下氢气异裂。相关成果于9月5日发表在《科学》杂志上。

  加氢反应是化学工业中的重要反应之一,大约四分之一的化工反应过程都涉及至少一步加氢反应。加氢反应的核心步骤之一是氢气活化,包括均裂和异裂两种机制。“均裂和异裂是氢气‘分手’的两种形式,一种是和平分手——两个氢原子各带走一个电子,公平且友好;另一种则是不公平分手——一个氢原子带走全部电子,另一个则一无所有。”王峰说。

  正是这场不公平的“分手”产生了富电子的氢原子,氢气异裂能够产生极性的氢物种,可有效提高重要化工产品的生成速率并减少副反应。然而,氢气异裂通常需要较高的温度和压力,消耗大量能源并增加安全风险。如何在常温条件下实现氢气高效异裂成为科学家们探索的目标。

  研究中,团队突破了光生电子和空穴“单独”引发半反应的光催化转化方式,提出利用光生电子和空穴构建空间邻近正负电荷中心,以此实现常温条件下氢气异裂。

  “我们长期致力于光催化研究,当光照射到催化剂时,会诱导产生正电荷和负电荷,但此前,并没有研究将光催化研究和氢气异裂建立关联。”中国科学院大连化学物理研究所副研究员罗能超说,团队以金/二氧化钛为模型催化剂,通过紫外光激发二氧化钛,使其产生的电子迁移到金纳米颗粒上而被束缚。同时,光生空穴会在催化剂界面处被捕获,从而形成了空间邻近的束缚态电子-空穴对,进而可随着紫外光增强而不断提高氢气异裂效率。

  随后,团队用惰性的二氧化碳还原反应验证了这种光诱导氢气异裂的优势,发现产生的氢物种可以在常温下把惰性的二氧化碳全部转化,产物只有乙烷,再通过串联乙烷转化为乙烯的装置,可以把二氧化碳近乎完全还原为乙烯,催化剂可以稳定运行超过1500小时不失活。

  “以氢气和二氧化碳为原料,制备乙烷、乙烯等高附加值产品,能够大幅降低传统加氢过程的能耗,减少二氧化碳排放,助力碳资源优化利用。”王峰说,“未来,我们也将深入进行反应工艺研究,希望以此为基础,发展出光与光热耦合的工业化技术路径,为现代煤化工的升级转型提供新模式。”

【责任编辑:张欣然】
    阅读下一篇:

              扫描二维码推送至手机访问。

              版权声明:本文由发布,如需转载请注明出处。

              “科学与健康丨让氢气“更听话”!科学家在光催化氢气异裂领域取得新进展” 的相关文章

              全面拥抱AI时代,小猿教育产品深度融合DeepSeek和猿力大模型

              全面拥抱AI时代,小猿教育产品深度融合DeepSeek和猿力大模型

              近日,猿辅导集团宣布,旗下教育智能硬件“小猿学练机”和教育AI应用“小猿口算”等全系列小猿产品,正式接入推理大模型DeepSeek,并将与自研的猿力大模型实现深度融合,共同为青少年带来更优质的AI学习体验。小猿学练机和小猿口算现已上线基于大模型的AI问答等多个功能,更强大的功能和调优成果将在未来两月...

              美国1月CPI通胀全线超预期 年内降息希望几乎破灭!

              美国1月CPI通胀全线超预期 年内降息希望几乎破灭!

              图片来源于网络,如有侵权,请联系删除   当地时间周三,美国劳工部公布的数据显示,美国1月CPI通胀全线超预期,这支持了美联储在降息方面保持谨慎的立场。图片来源于网络,如有侵权,请联系删除   具体数据显示,美国1月未季调CPI年率录得3%,为2024年6月以来最大增幅,高于市场预期的...

              超80万投资者“山顶站岗” 特朗普币发行后留下一地鸡毛!

              超80万投资者“山顶站岗” 特朗普币发行后留下一地鸡毛!

                自1月中旬推出以来,美国总统特朗普的官方模因币——特朗普币的价格已从高点76美元跌至17美元左右,跌幅近80%。图片来源于网络,如有侵权,请联系删除   这一不及掩耳之势的下跌意味着很多投资者被迫套牢。根据分析公司Chainalysis和《》编写的报告,特朗普币下跌共导致81万名投资者亏损,损...

              通胀数据“爆表” 美联储“骑虎”难下

              通胀数据“爆表” 美联储“骑虎”难下

                美联储去通胀的“最后一公里”道阻且长。图片来源于网络,如有侵权,请联系删除   美国劳工统计局于当地时间2月12日发布的数据显示,美国1月消费者价格指数(CPI)同比上升3.0%,高于预期值和前值,为连续4个月反弹;剔除波动较大的食品和能源价格后,核心CPI同比上升3.3%,而预期值为3.1%...

              国内首个!AI儿科医生正式“上岗”

              国内首个!AI儿科医生正式“上岗”

                新华社北京2月14日电(记者顾天成、侠克)13日,在国家儿童医学中心、北京儿童医院会诊中心,一位专家型AI儿科医生正式“上岗”,与13位儿科专家共同完成了一场疑难病例多学科会诊。记者从北京儿童医院了解到,这是全国首个AI儿科医生,有望辅助疑难罕见病诊疗,为儿科医疗服务带来新变革。图片来源于网络,...

              报告显示我国智能算力规模将保持高速增长

              报告显示我国智能算力规模将保持高速增长

                算力是数字经济时代的新质生产力。国际数据公司(IDC)与浪潮信息近日联合发布的《2025年中国人工智能计算力发展评估报告》提出,大模型和生成式人工智能推高算力需求,未来两年,中国智能算力规模将保持高速增长。2023年至2028年期间,中国智能算力规模的五年年复合增长率预计达46.2%。图片来源于...