美国Sandia 国家实验室研究人员寻求适用于汽车的更加便宜的氢燃料，将二硫化钼这种催化剂升级到像污垢一样便宜，来取代金属铂，其中金属铂是一种天价的稀有金属，每克约1500美元。

Sandia将二硫化钼的价格降至37美分/克，使它从能源-催化剂领域次中量级（简单的说就是总量不可能太多）晋升为重量级冠军的有力竞争者位置。

相关成果发表于《自然·通讯》上。这种改进的催化剂在水中释放氢气的量是之前的四倍。对该论文通讯作者、Sandia博士后Stan Chou来说，这仅仅是开始：“一旦我们能够更好的将二硫化钼整合到燃料电池体系当中，应该可以获得更大的效果。”

另外一个好处在于，阳光可以触发二硫化钼的活性，这个特性最终将为客户提供一种安全氢燃料的脱网方式。

氢燃料非常理想，因为它不同于汽油，燃烧时不会释放碳到空气中。氢与氧燃烧反应产生的只有水。

按照Chou的说法，“原本是为了弄清楚二硫化钼（MoS2）分子结构的变化，以便其作为更好的产氢催化剂：达到金属铂的效率，因为其储量丰富且廉价。我们观察了MoS2在原子尺度上的结构变化，以使原本‘死的’所有材料部分现在也能产氢。”

桔子皮（The rind of an orange）

可能有人会问这不是“死了”，没用的了吗？

想象一下，一个桔子只有桔子皮是有用的；其余部分——肉——必须扔掉。二硫化钼以平面纳米结构的堆垛形式存在，就像是一对桔子皮。这些层之间并不是像金属一样的分子连接，相反的相互之间足够宽松，类似于石墨烯结构，具有巨大的内表面积。

这些纳米结构的边缘在催化产氢的能力上与铂相当，但相对巨大的内部表面积是没有什么用的，因为其分子排列与边缘不同。因为这种多余包袱的存在，商用催化剂需要大量的二硫化钼。细长的边缘像是灰公主，仅仅是内饰，就没什么用了。

Chou主要研究方向是二维材料及其性质。

授权中心（Empowering the center）

“有很多方法可以做到这一点，但最可扩展的方法是利用锂在溶液中分离纳米片。采用这种方法将材料分离开，其分子晶格变化成不同的形态；事实上，最终材料的催化活性就像边缘结构一样。”该论文的作者之一Bryan Kaehr如是说。

为了确定到底发生了什么以及最好的方式是什么，Sandia团队采用德克萨斯大学奥斯汀分校Na Sai（该论文作者之一）开发的计算机模拟来表明分子的变化。该小组还利用最先进的显微镜来观察这些变化。球差校正透射电子显微镜FEITitan可以观察到大多数显微镜因原子太小而无法观察到的现象。

“延长测试周期来观察反应所需的量。”Chou如是说。

由于缺乏这些工具，其他实验室的研究人员在反应完成之前就已经结束了测试，就像是一个厨师在糖浆生成之前就脱掉了糖和水，且关了火，从而导致各种相互矛盾的中间结果。

结束混乱（Ending confusion）

“Stan的研究如此有效，是因为就过程如何进行以及实际形成什么样的结构而言，存在过多的混乱。”Kaehr说，“他明确的表明了这种理想的催化形式是完成反应的最终结果。”

该论文的另一作者、Sandia研究员、新墨西哥大学教授Jeff Brinker说，“人们想要一个非铂的催化剂。二硫化钼非常廉价，且来源丰富。通过使这些相对巨大表面积具有催化活性，Stan建立了这些二维材料结构关系的解释，将决定其如何长期应用。在改变工业用途之前，你必须先了解这些材料。”

Kaehr提醒说，建立的是原理的基本证明，而不是工业过程。“裂解水是一个极具挑战的反应。它可能会中毒，一段时间之后停止二硫化钼反应。然后，可以用酸来重启反应。这里还存在很多难点需要解决。”

“但是，获得更加便宜的二硫化钼来实现更高的效率，有可能驱使产氢成本降低。”

“绿色”无机光合作用（“Green” inorganic photosynthesis）

在某些情况下，不需要用电来开启该反应可能会很方便，而且还可以降低成本。

“二硫化钼催化剂从根本上是一种‘绿色环保’技术。我们采用阳光作为实验驱动力。光通过一种吸光的染料。光催化过程将能量储存在释放出来的氢分子化学键上。”Chou如是说。

“这是一种光合作用，但是使用无机材料而不是植物。植物按照一种精细的过程，利用光照把水分解成氢气和氧气。我们提出了一种类似的方法，但反应更加快速，且具有更加结实的成分。”Chou继续这样说到。

Kaehr说，“任何时候都可以产生氢气并加以使用。氢气不会随时间的推移而消失，或者是因转换效率低而受损，而这些都会在太阳能汽车的电池中发生。” 

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮