研究人员通过水微滴接触起电实现氢气形成及其调控

直接利用水作为氢原子和分子的来源是生态系统和工业发展的基础。然而，由于液态水的氧化还原惰性，它是形成这些氢物种的不利电子供体。

由王峰教授和副教授领导的研究小组。中国科学院大连化学物理研究所贾秀全研究员与斯坦福大学Richard N. Zare教授团队合作，实现了油水微滴接触起电制氢接口及其调节。该研究发表在《美国化学会杂志》上。

水微滴已被证明在微滴界面处具有高电场，足以电离 OH-自发地产生自由电子。随后的电荷转移可导致各种必要的氢化反应。

在这项研究中，研究人员通过雾化发现不同尺寸的油水微滴之间存在明显的电荷分离。与纯水微滴相比，由于油介导从喷射的微滴中提取电子，因此油性水性微滴的电荷分离得到改善，从而促进了氢物种的产生。提出氢的形成是通过油水微滴界面处的接触起电和电荷中和来进行的。

通过添加表面活性剂破坏水-油界面，抑制电荷分离和析氢活性，验证了这一机制。

此外，研究人员发现，还原性氢物质可以进一步导致在常温下进行原位CO2加氢过程，以水作为氢源选择性形成CO。

大量水资源受到石油泄漏、含油废水排放等污染，传统的废水处理技术往往会产生大量的碳排放。本研究表明，通过喷洒油水乳化液从水中生成H2，可以实现含油废水的升级循环，从而将含油废水处理过程转变为可行的碳封存途径。

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