科學家制成一種廉價的催化劑，可加速從水中產(chǎn)生氧氣

將水分子分解以產(chǎn)生氧氣的電化學反應是多種方法的核心，這些方法旨在生產(chǎn)用于運輸?shù)奶娲剂稀５牵@種反應必須通過昂貴的催化劑材料（如銥）來促進。因此，燃料的生產(chǎn)受到了限制。

近日，麻省理工學院研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種全新的催化劑材料，稱為金屬氫氧化物-有機骨架 (MHOF)，由廉價且豐富的成分制成。該材料需要工程師根據(jù)特定化學過程來精確調(diào)整催化劑的結構和成分，從而超越原有昂貴催化劑的性能。

該團隊借鑒了一種被稱為金屬-有機框架(MOFs)的相關化合物的研究，這是一種由金屬氧化物節(jié)點與有機連接分子連接在一起的晶體結構。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過用某種金屬氫氧化物取代這些材料中的金屬氧化物，就有可能制造出精確可調(diào)的材料，這種材料也具有必要的穩(wěn)定性，有可能用作催化劑。

研究作者Román-Leshkov：“你把這些有機連接物的鏈放在一起，它們實際上指導金屬氫氧化物片的形成，這些金屬氫氧化物片與這些有機連接物相互連接，然后堆疊起來，具有更高的穩(wěn)定性。通過對納米結構圖案的精確控制，對金屬的電子特性的精確控制，以及提供更大的穩(wěn)定性，使它們能夠長時間使用。”

這些材料主要由鎳和鐵組成，比現(xiàn)有的催化劑便宜至少100倍。在測試這些材料時，研究人員發(fā)現(xiàn)新催化劑的性能“令人驚訝”，它可以與催化析氧反應的最先進的氧化物材料相媲美。

研究人員表示，團隊目前正在解決將該過程擴大到商業(yè)相關規(guī)模的問題，這可能仍需要幾年時間。該研究有很大的潛力，可以幫助催化生產(chǎn)清潔、零排放的氫燃料。如此，我們就可通過這個過程降低氫的成本，而且不受貴金屬可用性的限制。

該研究論文題為“Tunable metal hydroxide–organic frameworks for catalysing oxygen evolution”，已發(fā)表在《 自然材料》上。

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論文原文：https://www.nature.com/articles/s41563-022-01199-0

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