據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種原子尺度的“混亂工程”技術(shù)，可以將光催化反應(yīng)中低效的“白色”二氧化鈦納米粒子變成高效的“黑色”納米粒子。科學(xué)家們表示，最新技術(shù)有望成為氫清潔能源技術(shù)的關(guān)鍵。

      加州大學(xué)伯克利分校以及伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室環(huán)境能源技術(shù)中心的科學(xué)家塞繆爾?毛領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的這項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)工程方法，將“混亂工程”引入了半導(dǎo)體二氧化鈦納米晶體的結(jié)構(gòu)中，使白色的晶體變?yōu)楹谏戮w不僅能吸收紅外線還可以吸收可見(jiàn)光和紫外線。塞繆爾?毛在美國(guó)化學(xué)會(huì)于新奧爾良舉辦的年度大會(huì)上指出：“我們已經(jīng)證明，黑色的二氧化鈦納米粒子能通過(guò)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的光催化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，而且，效率創(chuàng)下了新高。”

      塞繆爾?毛解釋道：“在實(shí)驗(yàn)中，我們讓白色的二氧化鈦納米粒子承受高壓的氫氣，打亂了二氧化鈦納米粒子的結(jié)構(gòu)，合成出的黑色二氧化鈦納米粒子成為一種耐用且高效的光催化劑，而且也擁有了全新的潛能。”

      氫氣可廣泛應(yīng)用于清潔電池或燃料中，并不會(huì)加速全球變暖，但是，使用氫氣面臨的最大挑戰(zhàn)是：如何高效且低成本地大規(guī)模制造出氫氣。盡管氫氣是宇宙中儲(chǔ)量最豐富的元素，但純氫在地球上少之又少，因?yàn)闅鋾?huì)同任何其他類(lèi)型的原子結(jié)合。用太陽(yáng)光將水分子分解成氫氣和氧氣是理想的制造純氫的方式，但這一過(guò)程需要一種高效且不被水腐蝕的光催化劑，二氧化鈦能對(duì)抗水的腐蝕，但無(wú)法吸收紫外線，紫外線占據(jù)了太陽(yáng)光10%的能量。

      塞繆爾?毛的最新研究改變了這種現(xiàn)狀，最新技術(shù)不僅為制氫過(guò)程提供了一種極富前景的新的光催化劑，而且也消解了一些根深蒂固的科學(xué)觀念。塞繆爾?毛說(shuō)：“我們的測(cè)試表明，一種好的半導(dǎo)體光催化劑不必是瑕疵最小且能態(tài)僅僅在導(dǎo)帶之下的單晶體。”

      另外，伯克利實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)光源中心進(jìn)行的特性研究測(cè)量結(jié)果表明，在100個(gè)小時(shí)的太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)制氫過(guò)程中，有40毫克氫氣源于光催化反應(yīng)，僅僅0.05毫克氫被黑色的二氧化鈦吸收。