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分析表明,當反應速率較高時,具備「金髮女孩」準則結合能的鉑,在其表面結合的氫原子實際上根本不參与反應。相反,此類原子棲息在鉑的表面晶體層中,而且也是惰性的旁觀者(不參与反應)。參与該反應的氫原子與假定的 「金髮女孩」準則結合能相比,能量要弱得多。此類氫原子不棲息在晶格中,而是坐落在鉑原子之上,可以自由相遇,形成氫氣。

布朗大學Peterson實驗室專門使用計算機模擬來設計新型催化劑,該團隊計劃利用新發現,開始尋找鉑的替代品。

(圖片來源:布朗大學)據論文作者所說,該項研究幫助解決了一個困擾大家近一個世紀的問題,而且有助於設計出比鉑更便宜、更豐富的新型催化劑,以生產氫氣,可能有助於減少化石燃料的排放。

但是Peterson表示,有理由質疑是否此種說法正確。例如,有一種稱為二硫化鉬(MoS2)的物質具有與鉑類似的結合能,但是,在水分解反應中,催化作用比鉑差得多。因此,表明結合能並不是全部原因。

Peterson表示:「這告訴我們,尋找 「金髮女孩」準則結合能並不是正確的設計高活性區域的原則,我們建議設計一種催化劑,能夠讓氫處於高度流動和活性的狀態。」

Peterson表示,要設計新型催化劑首先需要了解是什麼讓鉑在此種反應中如此特別,這也正是該項新研究的目的所在。

研究人員得出的結論是,正是鉑表面的氫原子的自由移動才讓鉑具有如此高的活性。

為了弄清楚發生了什麼,Peterson與同事研究了鉑催化劑在水分解反應中的表現,他們研發了一種特殊的方法,以模擬單個原子和電子在電化學反應中的行為。

布朗大學工程學院副教授兼該研究的首席作者Andrew Peterson表示:「如果我們能夠找到廉價、有效的制氫方法,就能夠為無化石燃料和化學製品的許多實用解決方案打開大門。氫可用於燃料電池,而燃料電池可以用於氫動力汽車,與過量的二氧化碳結合可以製造燃料,與氮結合可以製造氨肥料,可以利用氫氣做很多事情,而如果要分解水制氫,就需要一種更便宜的催化劑。」

蓋世汽車訊 據外媒報道,科學家們早就知道,鉑是目前分解水制氫的最佳催化劑。美國布朗大學(Brown University)研究人員的一項新研究表明了,為何該種貴金屬如此有效,而且得出的結果並不是人們所認為的結果。

長期以來,鉑作為催化劑用於分解水制氫如此成功因為其具備「金髮女孩」準則(剛剛好就是最適合的)結合能。理想的催化劑需要在反應中,讓分子既不要太鬆散,也不要太緊湊,而是剛剛適中。將分子結合得太松,會很難讓反應開始;如果太緊,分子又會粘在催化劑表面,使反應難以完成。氫的結合能在鉑中恰好能夠完美的平衡水分解反應的兩個部分,因此大多數科學家認為這就是鉑是很好的催化劑的原因。

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