立方碳化硅 图片来源：Thor Balkhed/LiU
　　只借助阳光就能从水中“取出”氢气？近日，瑞典研究人员开发出一种新材料——纳米多孔立方碳化硅（3C-SiC），它可以捕获太阳能，并将水分解产生氢气。相关论文近日刊登于《美国化学学会—纳米》。
　　该研究负责人、林雪平大学物理、化学和生物系高级讲师孙建武（音译）说：“人们需要新的可持续能源系统应对全球能源和环境挑战，例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，当氢气被用来产生能量时，唯一产物是纯水。然而，每生产1吨氢气，就会排放9~12吨二氧化碳。而利用太阳能分解水分子产生氢气是一种可持续的方法，而且不会导致二氧化碳排放。这种方法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天产生能量，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材料，从而通过光电解将水分解成氢和氧。阳光中用来分解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，进而产生电荷的材料。
　　该研究小组最终开发出3C-SiC。这种碳化硅有许多非常小的孔，它们有很好的性能，可以利用阳光从水中获得氢气。实验显示，这种新型多孔材料可以有效捕捉和收集紫外线及大部分可见光。而且，多孔结构促进了所需能量电荷的分离，而小孔隙则提供了较大的活性表面积，增强了电荷转移，增加了反应位点的数量，从而进一步提高水分解效率。
　　“我们已经证明纳米多孔3C-SiC具有更高的电荷分离效率，这使得水分解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