2021年6月7日
加州大学河滨分校(UC Riverside)的工程师领导的一个团队开发了一种催化剂，可以从地球上的水中去除一种危险的化学物质，这种催化剂还可以使火星土壤对农业更加安全，并帮助人类火星探险家生产氧气。
高氯酸盐是一种负离子，由一个氯原子和四个氧原子组成，在地球上的一些土壤中自然存在，在火星土壤中尤其丰富。作为一种强氧化剂，高氯酸盐也被制造并用于固体火箭燃料、烟花、弹药、车辆安全气囊引爆器、火柴和信号弹。它是一些消毒剂和除草剂的副产品。
由于高氯酸盐在土壤和工业产品中普遍存在，它是一种常见的水污染物，可导致某些甲状腺疾病。高氯酸盐在植物组织中积累，而在火星土壤中发现的大量高氯酸盐会使那里种植的食物不安全，限制人类在火星上定居的可能性。火星尘埃中的高氯酸盐也可能对探索者有害。目前去除水中高氯酸盐的方法要么需要苛刻的条件，要么需要多步骤的酶促过程，以降低氯元素的氧化状态成为无害的氯离子。
博士生任昌绪和加州大学河滨分校马兰和罗斯玛丽·伯恩斯工程学院化学与环境工程助理教授刘金勇从大自然中获得灵感，在环境压力和温度下通过一个简单的步骤减少水中的高氯酸盐。
Ren和Liu注意到厌氧微生物利用其酶中的钼来减少高氯酸盐，并在缺氧环境中获取能量。
“以前建造高氯酸盐还原化学钼催化剂的努力都没有成功，”刘说。“许多其他金属催化剂要么需要苛刻的条件，要么与水不相容。”
研究人员试图用简化的方法模拟复杂的微生物高氯酸盐还原过程。他们发现，通过简单地混合一种叫做钼酸钠的普通肥料，一种叫做联吡啶的普通有机配体来结合钼，以及一种叫做钯的普通氢激活催化剂，他们生产了一种强大的催化剂，在不燃烧的情况下，用氢气在室温下快速有效地分解水中的高氯酸盐。
“这种催化剂比迄今为止报道的任何其他化学催化剂都要活跃得多，无论最初的高氯酸盐浓度如何，它都能将超过99.99%的高氯酸盐还原为氯化物。”任正非说。
新催化剂降低高氯酸盐的浓度范围很广，从每升不到1毫克到每升10克。这使得它适用于各种场景，包括修复受污染的地下水，处理炸药制造过程中严重污染的废水，以及使火星适于居住。
“一个方便的催化还原系统可能有助于从火星土壤中清洗出的高氯酸盐中获取氧气，当催化剂与其他过程结合时，”刘说。
这篇论文,一种生物激发的高氯酸盐还原钼催化剂发表于美国化学学会杂志．任和刘在加州大学河滨分校博士生高金宇、本科生Jacob Palmer和高中生Eric Y. Bi的帮助下参与了这项研究。美国怀俄明大学的杨鹏和朱孟强用x射线吸收光谱对催化剂进行了表征，俄亥俄州立大学的孙胶南和吴益英进行了电化学测试。这项研究由美国国家科学基金会资助。亚博老虎机网登录
来源:https://www.ucr.edu/