立方碳化硅在水中   图片来源：Thor Balkhed/LiU

只借助阳光就从水中“取出”氢气？瑞典林雪平大学研究人员开发出一种新质料——纳米多孔立方碳化硅（3C-SiC）
，它可以捕捉太阳能
，并将水剖析以生产氢气。相关论文近日刊登于《美国化学学会—纳米》。

该研究卖力人、林雪平大学物理、化学和生物系高级讲师孙建武（音译）说：“人们需要新的可连续能源系统应对全球能源和环境挑战
，如二氧化碳排放增加和气候变化。”

氢的能量密度是汽油的3倍
，当氢气被用来发生能量时
，唯一产物是纯水。然而
，每发生1吨氢气
，就会排放9~12吨二氧化碳。因此
，利用太阳能剖析水分子发生氢气是一种可连续的要领
，而且不会导致二氧化碳排放。这种要领的一个主要优点是能将太阳能转化为可储存的燃料。

“传统的太阳能电池在白昼发生能量
，但这些能量必须立即使用
，或者储存在电池中。氢是一种很有前途的能源
，它可以像汽油和柴油等传统燃料一样储存和运输。”孙建武说。

为此
，研究人员需要找到一种经济高效的质料
，可以通过光电解将水剖析成氢和氧。阳光中可以用来剖析水的能量主要以紫外线和可见光的形式存在
，因此
，需要一种能够有效吸收这种辐射从而发生电荷的质料。

该研究小组开发了3C-SiC。这种碳化硅有许多非常小的孔。研究人员称这种质料为纳米孔3C-SiC
，它有很好的性能
，可以利用阳光从水中发生氢气。实验显示
，这种新型多孔质料可以有效地捕捉和收集紫外线和大部门可见光。而且
，多孔结构促进了具有所需能量电荷的疏散
，而小孔隙则提供了较大的活性外貌积
，增强了电荷转移
，增加了反映位点的数量
，从而进一步提高了水剖析效率。

“我们已经证明纳米多孔3C-SiC具有更高的电荷疏散效率
，这使得水剖析氢效率比使用平面碳化硅好得多。”孙建武说。

相关论文信息：http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c00256