发布时间：2026 年 10 月 6 日
来源：科尔多瓦大学
改进金属分散策略提升太阳能制氢效率
近日，科尔多瓦大学有机化学和催化研究小组的一项实验室研究提出了一种新的光催化剂设计方案，旨在通过优化金属在载体上的分散状态，提高利用太阳能生产绿色氢气效率。
氢气被视为未来重要的清洁燃料，因其燃烧产物仅为水蒸气，相较于化石燃料发动机排放的二氧化碳更为环保。然而，目前氢气的生产主要依赖化石能源，这与实现“绿色氢能”的目标相悖。为此，该研究团队致力于开发真正绿色的氢气制备方法。
突破二氧化钛的光吸收瓶颈
该研究的核心在于光催化技术，即利用二氧化钛（TiO₂）等化合物将阳光转化为化学能。尽管二氧化钛具有稳定性高、成本低廉的优势，但其对太阳光的利用率较低。数据显示，纯二氧化钛几乎立即丢失 90% 以上的光线，导致其难以高效地将光能转化为氢气。
为解决这一问题，研究人员在实验中对“配方”进行了调整，通过引入其他元素和改进处理方法来增强光吸收能力。
贵金属与非贵金属的性能对比
在模拟太阳光的实验室测试中，研究团队向二氧化钛中添加了多种金属。结果发现，属于贵金属组的黄金或铂最有效地将捕获的太阳光转化为化学能并产生氢气。值得注意的是，非贵金属铜的表现与贵金属相近。
科尔多瓦大学研究人员胡安·马丁·戈麦斯（Juan Martín-Gómez）指出：“因此，铜将是把生产扩大到工业水平的非常有前途的催化剂。”这一发现为降低大规模制氢成本提供了潜在路径。
沉积方法与预处理的关键作用
研究表明，除了金属种类的选择外，金属如何纳入催化剂同样至关重要。为了实现金属在二氧化钛表面的正确沉积，团队采用了一种特殊的沉积方法，该方法能将金属分散成微小颗粒，从而显著提升氢气生产的效率和产量。
此外，研究强调了对金属进行热预处理的必要性。这一步骤用于去除某些与金属相互作用的“有毒”化合物及污染物。仅将金属沉积在二氧化钛上是不够的，必须达到高度的金属分散状态并确保金属表面清洁，才能最大限度地利用太阳能生产氢气。
这项研究成果已发表在《国际氢能杂志》（International Journal of Hydrogen Energy）上，题为《金属/TiO₂ 光催化剂在甘油光重整制氢中的构效关系》（DOI: 10.1016/j.ijhydene.2026.156821）。该研究在改善光催化剂设计方面取得了进展，有助于推动绿色氢气生产向更具成本效益、可扩展性和高效的方向发展。
