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　　為了減少全球變暖和化石燃料的相關(guān)影響，向基于可再生能源的可持續(xù)替代品過(guò)渡變得越來(lái)越重要。綠色氫（H?）燃料在燃料電池中使用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生直接的碳排放，只會(huì)產(chǎn)生水的副產(chǎn)品，是一種改變游戲規(guī)則的可再生能源和清潔燃燒能源。認(rèn)識(shí)到綠色氫在可持續(xù)能源中的關(guān)鍵作用，印度政府啟動(dòng)了國(guó)家綠色氫使命，以推動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)，促進(jìn)研究和創(chuàng)新，并將該國(guó)定位為氫經(jīng)濟(jì)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

　　在環(huán)境友好的制氫方法中，整體水分解作為一種有效且可擴(kuò)展的技術(shù)脫穎而出，該技術(shù)依賴(lài)于催化策略，因?yàn)榉磻?yīng)的能量很高。壓電催化是一種很有前途的催化技術(shù)，它利用壓電材料的機(jī)械擾動(dòng)來(lái)產(chǎn)生載流子，用來(lái)催化水的分解。

　　在最近的開(kāi)創(chuàng)性研究工作中，班加羅爾賈瓦哈拉爾·尼赫魯高級(jí)科學(xué)研究中心（JNCASR）材料化學(xué)和物理部門(mén)的Tapas K. Maji教授（印度政府科技部下屬的自治機(jī)構(gòu)）和他的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種用于壓電催化水分解的無(wú)金屬供體-受體共價(jià)有機(jī)框架（COF）。這項(xiàng)發(fā)表在《高級(jí)功能材料》雜志上的研究表明，有機(jī)供體分子三（4-氨基苯基）胺（TAPA）和受體分子二甲基二酐（PDA）受體之間的亞胺鍵建立了共價(jià)有機(jī)框架（COF），表現(xiàn)出獨(dú)特的鐵電（FiE）有序性，在水裂解生成氫氣方面表現(xiàn)出有效的壓電催化活性。

　　這一發(fā)現(xiàn)打破了僅使用重金屬或過(guò)渡金屬基鐵電（FE）材料作為壓電催化劑催化水裂解反應(yīng)的傳統(tǒng)觀念。傳統(tǒng)的FE材料只有有限的電荷局限在表面，這通常導(dǎo)致其壓電催化活性迅速飽和。相比之下，在COF中，由于較大的局部電場(chǎng)，五次排序在孔表面提供了數(shù)倍的電荷增加。COF的海綿狀多孔結(jié)構(gòu)允許水分子的擴(kuò)散有效地進(jìn)入并利用這些電荷載體進(jìn)行催化，從而獲得超高的氫氣產(chǎn)率，并且優(yōu)于所有基于氧化物的無(wú)機(jī)壓電催化劑。

　　利用簡(jiǎn)單的供體分子如TAPA和受體分子如PDA， Maji教授和他的研究小組建立了一個(gè)具有強(qiáng)電荷轉(zhuǎn)移特性的COF系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以產(chǎn)生偶極子（正負(fù)電荷之間的分離）。

　　TAPA單元具有獨(dú)特的類(lèi)似螺旋槳的形狀，它們的苯環(huán)扭曲和傾斜，打破了結(jié)構(gòu)的平坦對(duì)稱(chēng)性，幫助它達(dá)到更穩(wěn)定、更低能量的狀態(tài)。來(lái)自JNCASR的Umesh V. waghmar教授和他的團(tuán)隊(duì)是這項(xiàng)研究的合作者，他們通過(guò)理論分析表明，這種COF具有不尋常的電子結(jié)構(gòu)，其能帶通過(guò)偶極序相互耦合和共振。這導(dǎo)致晶格結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致五階有序。這五個(gè)偶極子與材料中靈活的扭曲分子運(yùn)動(dòng)相互作用，使它們對(duì)機(jī)械壓力作出反應(yīng)。因此，在機(jī)械刺激下，該材料可以產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，使其成為一種高效的水裂解制氫的壓電催化劑。

　　除了JNCASR之外，印度浦那科學(xué)教育研究所的Supriya Sahoo博士和Ramamoorthy Boomishankar教授以及波蘭Wroc?aw科技大學(xué)的Jan K. Zar?ba教授也為目前的跨學(xué)科研究做出了重要貢獻(xiàn)。

　　利用一種低成本、無(wú)金屬的系統(tǒng)，通過(guò)收集機(jī)械能獲得高氫氣產(chǎn)量，開(kāi)辟了一條基于多孔非均相催化劑的綠色氫新途徑。

　　（素材來(lái)自：JNCASR 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）