γ辐射诱导微纳金属氧化物表面高效产氢的可持续策略研究

《Radiation Physics and Chemistry》：Sustainable and facile hydrogen production on micro- and nano-metal oxide surfaces under gamma radiation

本文综述了在γ辐射条件下，利用微米/纳米级Al2O3、SiO2和ZrO2进行水分解产氢的对比研究。研究发现纳米ZrO2在辐射-热协同作用下产氢效率最高（15.2×1018分子），辐射化学产额达13.6分子/100eV，为绿色氢能技术提供了新型催化材料选择。

　　

Highlight

材料选用

微米级氧化物（SiO₂、Al₂O₃和ZrO₂）取自俄罗斯库尔恰托夫原子能研究所，粒径范围20-60微米；纳米级氧化物来自美国SkySpring Nanomaterials公司，粒径20-30纳米。实验用水为双蒸水。

仪器设备

主要采用γ辐射源（⁶⁰Co同位素）和气相色谱仪进行检测。

结果与讨论

通过对比微纳级Al₂O₃、SiO₂和ZrO₂在辐射及辐射-热复合过程（373-573K）中的产氢性能，发现纳米ZrO₂表现最佳，其产氢量随温度升高显著增长（573K时达15.2×10¹⁸分子）。辐射化学产额范围为1.07-13.6分子/100eV，活化能介于17.2-25.2 kJ/mol。纳米材料因比表面积优势显著提升产氢效率。

结论

本研究证实γ辐射结合纳米金属氧化物（特别是ZrO₂）可高效驱动水分解产氢，为绿色氢能开发提供新路径。纳米催化剂在辐射-热协同作用下的优异性能，凸显其在可持续能源领域的应用潜力。