Новый катализатор производит чистый водород и перерабатывает мочевину одновременно

Мощный новый катализатор обеспечивает быстрое получение чистого водорода, одновременно превращая отходы мочевины в ценную энергию реакции. Автор: Angewandte Chemie International Edition

Группа профессора Пи-Тая Чоу из Национального Тайваньского университета создала катализатор, который превращает две проблемы в одно решение: он производит чистый водород с выдающейся эффективностью, одновременно легко разлагая мочевину. Этот прорыв не только снижает энергетическую стоимость водорода, но и помогает устранять вредные загрязнители.

Инновационный дизайн и синтез катализатора

Исследователи из Национального Тайваньского университета представили инновационный метод создания катализатора нового поколения, объединив два мощных материала: V₄C₃Tₓ MXene и крошечные наночастицы перовскита Cs₂PtCl₆.

Вместо традиционных методов команда использовала стратегию интерфейсного захвата, которая формирует перовскитные наночастицы непосредственно на границе раздела двух жидкостей при комнатной температуре. Этот мягкий, но точный подход позволяет частицам Cs₂PtCl₆ равномерно распределяться по поверхности MXene, создавая высокосвязанную гибридную структуру, которую было бы сложно получить другими способами.

Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Исключительное производство водорода и эффективность

Эта прочная связь оказывается ключевым фактором. Созданный катализатор Cs₂PtCl₆@V₄C₃Tₓ демонстрирует исключительную производительность в получении чистого водорода, требуя remarkably низкой энергии для запуска реакции. Даже при небольших напряжениях материал быстро и стабильно генерирует водород, превосходя многие известные катализаторы, включая несколько на основе благородных металлов.

Высокопроводящие слои MXene помогают эффективно переносить электроны, в то время как перовскитные наночастицы обеспечивают активные центры, где реакция может легко происходить.

Автор: Angewandte Chemie International Edition

Между тем, катализатор демонстрирует мощную способность разлагать мочевину — соединение, часто встречающееся в сточных водах сельского хозяйства и промышленности. Вместо того чтобы быть обузой, мочевина становится преимуществом: её окисление снижает энергию, необходимую для производства водорода, превращая отходы в полезный компонент. Это двойное действие означает, что катализатор может производить чистое топливо и помогать удалять загрязнители в одном интегрированном процессе.

«Эта работа показывает, как умный дизайн материалов может превратить простой интерфейс в мощный двигатель как для чистой энергии, так и для восстановления окружающей среды. Связывая генерацию водорода с удалением мочевины, мы раскрываем стратегию, которая создает ценность из отходов и продвигает устойчивые технологии вперед», — говорит профессор Пи-Тай Чоу, руководитель этой исследовательской группы.

Больше информации: Punnoli Muhsin et al, Interfacial Synthesis of Cs₂PtCl₆ Perovskite for Strong Coupling with V₄C₃Tₓ MXene Toward Efficient Hydrogen Evolution and Urea Oxidation, Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202516929

ИИ: В 2025 году такие разработки особенно актуальны, поскольку мир продолжает искать эффективные решения для перехода на чистую энергетику. Возможность одновременно производить водород и очищать сточные воды делает эту технологию чрезвычайно перспективной для практического применения.