一个国际研究小组开发了一种二维超晶体，可以在阳光的帮助下从甲酸中产生氢气。 

在《自然催化》杂志上发表的一篇论文中，科学家们解释说，他们的等离子体纳米结构的目标是集中太阳能，因为太阳能在到达地球时大多会被稀释。 注册《能源文摘》 首席研究员Emiliano Cortés在一份媒体声明中表示：“太阳光的高能粒子，即光子，在哪里与原子结构相遇，就是我们研究的开始。”。“我们正在研究更有效地捕获和利用太阳能的材料解决方案。” 

Cortés表示，这些发现具有巨大的潜力，因为它们能够实现新型太阳能电池和光催化剂。该行业对后者寄予厚望，因为它们可以绕过发电需求，使光能用于化学反应。 对于他们的超晶体，Cortés和他的同事Matías Herran用等离子体金属——在这种情况下是金——创造了10-200纳米范围的粒子。 

Herran说：“在这种规模上，等离子体金属（也包括银、铜、铝和镁）会出现一种特殊现象：可见光与金属的电子相互作用非常强烈，导致它们共振振荡。”。 这意味着电子从纳米颗粒的一侧快速移动到另一侧，形成了一种微型磁铁。专家称之为偶极矩。 

Cortés解释道：“对于入射光来说，这是一个巨大的变化，因此它随后与金属纳米颗粒的相互作用要强烈得多。”。“类似地，人们可以将这一过程视为能量的超级透镜。我们的纳米材料可以做到这一点，但在分子尺度上。” 

这一过程使纳米颗粒能够捕获更多的阳光，并将其转化为高能电子。这些反过来又有助于推动化学反应。 组织金颗粒 为了利用这种能量，慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的研究人员与汉堡大学的同事合作。他们根据自组织原理，将金颗粒有序地排列在表面上。粒子必须非常接近，但不能接触，以最大限度地提高光与物质的相互作用。LMU的研究人员与柏林弗雷大学的一个研究小组合作，研究了这种材料的光学特性，发现光吸收率增加了很多倍。 

Herrán说：“金纳米粒子阵列非常有效地聚焦入射光，产生高度局部化和强电场，即所谓的热点。”。这些在金颗粒之间形成，这让Cortés和Herrán产生了将铂纳米颗粒（一种经典而强大的催化剂材料）放置在空隙中的想法。 Herrán指出：“铂不是光催化的首选材料，因为它对阳光的吸收能力很差。然而，我们可以在热点地区强制使用它来增强这种较差的吸收能力，并用光能推动化学反应。在我们的情况下，反应将甲酸转化为氢。”。

甲酸的氢气生产速率为每小时139毫摩尔/克催化剂，这种光催化材料目前保持着利用阳光生产氢气的世界纪录。 

研究人员指出，目前，氢气主要由化石燃料生产，主要由天然气生产。为了转向更可持续的生产，世界各地的研究团队正在研究使用替代原料的技术，包括甲酸、氨和水。重点还在于开发适合大规模生产的光催化反应器。 

两位研究人员提到：“像我们这样聪明的材料解决方案是该技术成功的重要组成部分。”。“通过将等离子体金属和催化金属相结合，我们正在推进用于工业应用的强效光催化剂的开发。这是一种利用阳光的新方法，也为其他反应（如将CO2转化为可用物质）提供了潜力。”

来源：https://europe.autonews.com

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