科学家发现新型光解水催化剂

据http://www.eurekalert.org/网站报道：肯塔基州的科学家们使用先进的理论计算模型提出一种新型廉价半导体材料，可以用作光化学反应的催化剂。该大学和路易斯维尔大学的科学家们并对这种催化剂进行了验证分析。该研究所需资金由美国能源部提供，研究报告已于今年8月1日发表于物理评论杂志之上(Phys Rev B 84, 075304)。

应用先进的理论计算模型，科研人员证明这种包含2%锑替代物的氮化镓合金拥有很高的电气性能，可以利用太阳能将水裂解成分子氧和氢，即催化水的光化学裂解（PEC）过程。当合金浸入水中暴露于阳光之下时，氢、氧分子之间的化学键被打破，之后将产生的氢收集起来。

以前在PEC方面的研究主要集中于复合材料的研发，而该研究正是要打破这一传统观点，研发一些容易生产制造的材料，尽管它们缺乏PEC反应要求的正确电子排列。研究人员的目标是对这些材料的电子排列进行最低限度的“调整”，看其是否能够得到预期的结果。

氮化镓是从90年代开始广泛应用于高亮发光二极管的半导体材料。锑是一种类金属元素，近年来广泛应用于微电子学领域，并且需求量不断增加。氮化镓-锑合金是第一种制造简单的复合材料，具有成为PEC裂解水反应催化剂的潜能，并且不会损耗，可以无限期的重复利用。研究人员目前正致力于合金的生产，并对其在太阳能制氢反应过程中的催化效果进行评估测试。

鉴于目前制氢方法会产生大量CO2，光电解水制氢有望成为一种清洁的制氢方式，氮化镓-锑合金有望得到推广。据项目主管Menon称，该项研究应该吸引其他学科的科学家共同参与进来。光催化作用是目前十分热门的科学论题。研究人员呼吁打破化学、物理以及工程学之间的壁垒，联合起来共同致力于合金催化剂的研究。