研究文章發表在國際雜誌《美國化學會能源快報》(ACS Energy Letters)上。
替代性生態能源正在堅定普及之中。最簡單的方法處於領先地位——使用太陽能和風能。但最成功的“綠色”燃料是氫氣。氫氣燃燒時產生的熱量數倍於碳氫化合物的指標,且可由對環境沒有威脅的水來生成。但目前獲取氫氣的方法或者價格高昂,或者能源轉化效率不足。
電解作用是富有前景的獲取氫氣的方法,也就是說在電的作用下把水在催化劑中分解成氧氣和氫氣。效率最高的催化劑是鉑這種昂貴稀有的金屬。但問題不僅在於價格,也在於點解作用過程本身的效率。要知道,參加反應的只有鉑元素的表面,其它質量是多餘的。
使用一個原子厚的鉑金屬可能是解決方案,但鉑的結構無助於生產穩定的二維元素。莫斯科鋼鐵和合金學院“無機納米材料實驗室”高級研究員扎哈爾·波波夫解釋說:“早在20世紀30年代就證實,二維晶體是不穩定的,但不久前的研究推翻了這種論點。這有助於重新審視製造二維催化劑的可能性。”
在研究新級別的二維材料時,莫斯科鋼鐵和合金學院的學者們與匈牙利科學院能源研究中心技術物理學和材料學研究所、韓國標準科學研究院(KRISS)一道兒,找到了完全能夠符合能源要求的材料:二維二硫化鉬(MoS2) 在強烈的氧化作用下表現出必要的性能。
目前,把二維材料用作催化劑的問題尚處於初級實驗室研究和理論模擬階段。今天,它們的主要研究範圍是電子設備用的半導體。
截至目前,學者們證實了實驗室樣本的效率,但引進這種技術是未來的問題。研究團體將繼續在探索對催化作用來說富有前景的二維化合物領域繼續工作。