中国科研团队实现常温氢气异裂
这项突破让氢气在常温下就能异裂成质子和氢负离子,避开传统高温高压的能耗和爆炸风险,极大提升加氢反应的效率和安全性。它标志着光催化技术在化工领域的革命性应用,推动绿色低碳转型,从实验室走向工业生产,
罗云熙
据黑子网报道,在大连化学物理研究所的实验室里,王峰研究员和他的团队已经埋头苦干了好几年。加氢反应是化工界的“大管家”,几乎四分之一的化工过程都离不开它,而氢气活化是关键一环。传统上,氢气异裂得靠高温高压,那不光费电,还容易出安全事故,氢气一碰就炸,谁敢掉以轻心?王峰他们从光催化入手,想用阳光的能量来搞定这事儿。故事得从一个小伙子小张说起,他是王峰团队的博士生,刚毕业没多久,就被分配到这个项目。每天实验室里,仪器嗡嗡响,小张戴着护目镜,盯着那些光催化剂的合成过程。

团队联合了意大利里雅斯特大学的研究员,大家远程视频会议,分享数据,讨论怎么让光生电子和空穴不复合,得把它们空间上拉开距离,形成正负电荷中心,这样才能高效裂解氢气。那天是八月底,实验室空调开得足,外面大连的海风吹得树叶沙沙响。小张和师兄们加班到深夜,调整光源强度,测试新策略。突然,质谱仪上跳出数据:氢气在常温下异裂成功!氢分子裂成带正电的质子和负电的氢负离子,活性超高,加氢速率比传统方法快了好几倍。小张激动得差点把试管打翻:“王老师,这这实现了!
常温氢气异裂!”王峰推推眼镜,仔细复核数据,点点头:“成了,兄弟们!”整个团队欢呼起来,有人拍手,有人抱拳庆祝。这可不是小打小闹,成果直接上了国际顶级期刊科学,北京时间9月5日在线发表,全球化学家都炸锅了。小张回忆起加入项目时的情景。那年他本科读化学,毕业后迷上绿色能源,听说王峰团队在攻克氢气活化,就报考了大连化物所。起初,实验总失败,光生电子复合太快,氢气异裂效率低得可怜。团队反复优化催化剂,设计空间分离的电荷中心,避免电子-空穴复合。
意大利合作者提供了宝贵建议,他们的模型模拟帮了大忙。小张每天记笔记,分析为什么在常温下,氢气能这么听话地裂开。原来,光催化策略让电子捕获氢分子,形成氢负离子,同时空穴生成质子,这对儿活性氢直接参与加氢反应,产品生成快,副反应少。想想看,制药、塑料、燃料电池这些行业,以前加氢得烧一大堆煤,现在常温光照就行,能耗降一半,二氧化碳排放直线下降。成果一出,媒体蜂拥而至。王峰在采访中说:“这是为绿色化工开辟新路径,助力碳资源优化利用。”
小张呢?成了小有名气的“氢小子”,同事们开玩笑说他发明了“阳光氢魔法”。回家后,他跟父母视频,爸妈是老工人,以前在化工厂见过高温高压的危险,现在听儿子说常温氢气异裂,乐得合不拢嘴:“闺女,你爸妈这辈子值了,国家科技这么牛!”小张笑说:“爸妈,这不光是我们团队的功劳,是中科院几代人积累的结果。从上世纪的光催化研究,到现在实现常温氢气异裂,路走得稳。”团队后续计划把这技术推向工业,建示范装置,让工厂用上低碳加氢。