研究人員通過(guò)水微滴接觸起電實(shí)現(xiàn)氫氣形成及其調(diào)控

直接利用水作為氫原子和分子的來(lái)源是生態(tài)系統(tǒng)和工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。然而，由于液態(tài)水的氧化還原惰性，它是形成這些氫物種的不利電子供體。

由王峰教授和副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所賈秀全研究員與斯坦福大學(xué)Richard N. Zare教授團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)現(xiàn)了油水微滴接觸起電制氫接口及其調(diào)節(jié)。該研究發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志》上。

水微滴已被證明在微滴界面處具有高電場(chǎng)，足以電離 OH-自發(fā)地產(chǎn)生自由電子。隨后的電荷轉(zhuǎn)移可導(dǎo)致各種必要的氫化反應(yīng)。

在這項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)霧化發(fā)現(xiàn)不同尺寸的油水微滴之間存在明顯的電荷分離。與純水微滴相比，由于油介導(dǎo)從噴射的微滴中提取電子，因此油性水性微滴的電荷分離得到改善，從而促進(jìn)了氫物種的產(chǎn)生。提出氫的形成是通過(guò)油水微滴界面處的接觸起電和電荷中和來(lái)進(jìn)行的。

通過(guò)添加表面活性劑破壞水-油界面，抑制電荷分離和析氫活性，驗(yàn)證了這一機(jī)制。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，還原性氫物質(zhì)可以進(jìn)一步導(dǎo)致在常溫下進(jìn)行原位CO2加氫過(guò)程，以水作為氫源選擇性形成CO。

大量水資源受到石油泄漏、含油廢水排放等污染，傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)往往會(huì)產(chǎn)生大量的碳排放。本研究表明，通過(guò)噴灑油水乳化液從水中生成H2，可以實(shí)現(xiàn)含油廢水的升級(jí)循環(huán)，從而將含油廢水處理過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)榭尚械奶挤獯嫱緩健?/p>

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