一舉兩得:新型催化劑在清理廢水的同時還可產生氫燃料

廣告
廣告

當利用陽光而不是化石燃料從水中提取氫氣時,它是一種無污染的能源。但目前用催化劑和光來
"分裂"或分解水分子的策略需要引入化學添加劑來加速這一過程。現在,研究人員在《ACS ES&T
Engineering》上表示,他們已經開發出一種催化劑,可以破壞廢水中已經存在的藥物和其他化合物用來生成氫燃料,這意味著在生產有用的東西的同時,還一舉兩得地擺脫了一種污染物。

ee1c00003_0008.gif

利用太陽的能量來分裂水來製造氫燃料是一種很有前途的可再生資源,但即使使用催化劑來加速這一過程也是非常緩慢,在某些情況下,生產過程中會加入醇類或糖類來提高制氫的速度,但這些化學物質在生成氫氣的過程中會被破壞,這意味著這種方法是不可再生的。

在另一種策略中,研究人員曾嘗試利用廢水中的污染物來提高氫燃料的生成速度。雖然基於鈦的催化劑對去除污染物和產生氫氣都有效,但由於它們的反應位點重疊,這兩個步驟的效率低於預期。減少這種干擾的一種方法是通過將不同的導電金屬融合在一起製造催化劑,從而形成獨立的反應場所。因此,Chuanhao Li及其同事希望將氧化鈷和二氧化鈦結合起來,製造出一種雙重功能的催化劑,在分解廢水中常見藥物的同時,還能有效地將水轉化為氫氣作為燃料。

為了製造這種催化劑,研究人員在納米級二氧化鈦晶體上塗上一層薄薄的氧化鈷。最初的測試表明,這種材料並不能產生多少氫氣,因此作為下一步,該團隊在這種雙重催化劑上加了1%重量的鉑納米顆粒–這是一種高效的、雖然昂貴的氫氣生成催化劑。在模擬太陽光的作用下,加了鉑的催化劑降解了兩種抗生素,併產生了大量的氫氣。

廣告
廣告

最後,該團隊在真實的廢水:來自中國一條河流的水樣和去離子水樣品上測試了他們的產品。在模擬陽光的照射下,該催化劑刺激了這三種樣品中氫氣的產生。從廢水樣品中獲得的氫氣量最大。研究人員表示,他們的催化劑可以同時產生氫燃料,成為一種可持續的廢水處理方案。

廣告
廣告