http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2015-01-31
中国科大发现“光解水制氢”新路径 全世界备受关注
科技日报讯 （记者吴长锋 通讯员刘爱华）如何用太阳能分解水制备氢气在全世界备受关注。中国科学技术大学熊宇杰教授课题组的一项研究首次揭示了硅纳米线表面“光解水制氢”的机制，为其制氢性能的提高提供了新的途径。该工作以《硅纳米线光解水制氢之谜》为题，在线发表于国际重要化学期刊《德国应用化学》上，入选该期刊的热点论文。
在光解水制氢过程中，半导体催化剂扮演着非常重要的作用。半导体材料在接受到太阳光以后将产生携带能量的激发态正负电荷，使得水通过还原和氧化反应生成氢气和氧气。“硅”是地球上储量最高且在工业上应用最为广泛的半导体材料，早已有报道预言可用于光解水制氢技术。
熊宇杰课题组巧妙地把纳米制造技术和湿化学方法结合起来，可以高度选择性地调控硅纳米线阵列的表面化学键类型和数量，从而发现硅材料的激发态电荷平均寿命及光催化产氢效率与其表面化学键紧密相关。另一方面，研究团队发现该过程产生的氢气和氧气的比例远高于常规思维中的比例，并通过中国科大江俊教授课题组的理论模拟，揭示该过程与传统的光催化氢机制有所不同。基于该系列发现，研究团队首次揭开了硅材料“光解水制氢”机制的“神秘面纱”。
在理解作用机制之后，研究人员开发出了一类基于常规半导体工业技术的表面化学处理方法，为调控位于硅材料表面的化学键状态提供了简捷途径，得以理性地调变其光催化制氢性能。该研究提出了新的表面工程思路，为开发高效、自然界丰富的光催化剂铺筑有效道路，并将拓展人们对化学转化中电荷运动“微观引擎”的控制能力，对高效催化剂的理性设计具有重要推动作用。氢气的获得也将为燃料电池等带来更广泛的应用。
[中科网-科技日报]
科学家发现能够产生氢的极端细菌
中国科技网1月26日报道（张微 编译）密苏里科技大学生物科学教授梅勒妮 莫尔米博士和她的研究团队在华盛顿州的索普湖发现了“盐厌氧菌属的hydrogeninformans”，这种细菌能够在盐碱条件下产生氢，而氢这个化学元素将会帮助我们这个世界减少对石油的依赖。
“一般情况下，我倾向于研究极端环境中微生物生态学，但这个特殊的细菌引起了我的注意，”莫尔米说。“我愿意对这个细菌进行深入研究。”
莫尔米是极端微生物研究专家，她的研究专长不是寻找可以产生氢的细菌。但是，她第一次对这个可以清洁我们环境的细菌感兴趣，尤其是索普湖中发现的这个极端微生物。极端微生物是最适合生活在极端环境中的微生物的总称，包括嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜压、嗜金、抗辐射、耐干燥和极端厌氧等多种类型。生活在这样一个恶劣的环境中，“盐厌氧菌属的 hydrogeninformans”在一些受污染的垃圾场等条件下也能发生新陈代谢。
“盐厌氧菌属的 hydrogeninformans”是她期待发现的一种铁还原菌，她向我们描述了这个新物种。她发现的这个细菌新物种能够在高PH值和高盐度条件下产生氢和1,3-丙二醇，这个发现具有很高的工业价值。有机化合物1,3-丙二醇可以合成许多工业产品，如复合材料，粘合剂，层压材料和涂料。它也可以是用作防冻剂的一种溶液。
能够将氢替代汽油用作飞机、火车、汽车燃料的生产设备还不到位。如果想要用氢代替汽油，那么“盐厌氧菌属的 hydrogeninformans”实现大规模的工业生产会是一个重要的解决方案，虽然这个方案并不会马上实现。
“如果我们能够大量地生产氢，那将是伟大的进步，”莫尔米说。“但我们现在还没有办法扩大生产规模。”
[中科网]