美国宾州州立大学和弗吉尼亚联邦大学的科学家发现了一种将特别的铝原子簇暴露在水中来制氢的新方法。这一发现的重要之处在于，科学家们揭示，主导原子簇暴露的活性位置的易接近性（其在影响原子簇与水的反应过程中起到非常重要的作用）的是铝原子簇的几何形状而非其单独的电学性质。研究团队的成果发表在2009 年1 月23 号的《科学》杂志上（Science, 2009, 323(5913): 492-495）。

 

研究人员称，这项发现或将帮助研究人员通过改变原子簇中的原子排列设计出新的纳米级催化剂。这一研究结果开拓了一片新的研究领域，这一领域不仅包含分解水，也包含打破其它分子的化学键。研究团队中的几位研究者在特制的流式反应器中对受控环境下水与单个原子簇的反应进行了研究。他们发现，当铝原子簇的一个活性中心呈现出类似Lewis酸的性质，而另一活性中心呈现出类似Lewis碱的性质时，水分子会连接在这两个活性中心之间。Lewis酸性活性中心与水分子中的氧原子连接，Lewis碱性活性中心则分离了氢原子。当一组水分子和两个铝活性中心与另一组之间再次发生这一过程时，两个氢原子即结合成氢气。研究团队发现，铝原子簇暴露在水中会发生不同的反应，这取决于原子簇的大小及其独特的几何结构。三种原子簇在室温下将水转变成了氢气。这一制氢方法不需要提供热量、无需接入电池也不必提供电力。一旦合成了这种铝原子簇，就可以根据需要来产生氢气而不必进行氢存储。研究者希望这一发现能够为如何对铝原子簇加以回收再利用，以及如何控制释放氢气的条件等研究铺平道路。研究团队计划对这一新方法加以完善。该研究得到了美国空军科学研究局的资助。（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）