英國(guó)和德國(guó)科學(xué)家在近日出版的《自然·化學(xué)》雜志上發(fā)表論文指出，鹽水表面水分子的組織方式與此前認(rèn)為的不同。 最新研究不僅顛覆了教科書(shū)上的相關(guān)內(nèi)容，也有望催生更好的大氣化學(xué)模型和其他應(yīng)用。

許多與氣候和環(huán)境過(guò)程有關(guān)的重要反應(yīng)都發(fā)生在水分子與空氣接觸的地方，離子在空氣和水界面的分布也會(huì)影響大氣過(guò)程，但科學(xué)家迄今未對(duì)這些重要界面的微觀反應(yīng)達(dá)成一致意見(jiàn)。

劍橋大學(xué)和馬克斯·普朗克研究所的科學(xué)家曾著手分析了在空氣和鹽水的交界處，水分子如何受離子分布的影響。 此前科學(xué)家借助振動(dòng)和頻生成（VSFG） 技術(shù)直接測(cè)量了這些關(guān)鍵界面處的分子振動(dòng)。 但該技術(shù)無(wú)法測(cè)量信號(hào)是正還是負(fù)，單獨(dú)使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可能給出模棱兩可的結(jié)果。

在最新研究中， 團(tuán)隊(duì)利用更復(fù)雜的外差探測(cè)（HD）-VSFG 技術(shù)，以及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模型，研究不同的鹽水溶液。 結(jié)果表明，帶正電的陽(yáng)離子和帶負(fù)電的陰離子，都會(huì)在水/空氣界面耗盡。 簡(jiǎn)單電解質(zhì)的陽(yáng)離子和陰離子會(huì)使水分子向上和向下。 但此前的教科書(shū)認(rèn)為，離子會(huì)形成帶電的雙層，使水分子僅朝一個(gè)方向。

研究表明，大多數(shù)鹽水溶液表面的離子和水分子的組織方式，與傳統(tǒng)觀點(diǎn)迥然不同，有望催生更好的大氣化學(xué)模型和其他應(yīng)用。 研究團(tuán)隊(duì)正將相同方法應(yīng)用于固體/液體界面，未來(lái)將在電池和儲(chǔ)能方面找到潛在應(yīng)用。

（劉霞科技日?qǐng)?bào) 2024-01-17）

催化組合將二氧化碳轉(zhuǎn)為碳納米纖維，有助抵消強(qiáng)效溫室氣體排放

美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和哥倫比亞大學(xué)研究人員聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種耦合電化學(xué)和熱化學(xué)反應(yīng)的新策略， 可將強(qiáng)效溫室氣體二氧化碳（CO2）轉(zhuǎn)化為碳納米纖維。 這些材料具有廣泛的獨(dú)特性能和許多潛在的長(zhǎng)期用途。 研究人員在《自然·催化》雜志上描述，新方法可在相對(duì)較低的溫度和環(huán)境壓力下進(jìn)行，成功地將碳鎖定在固體形態(tài)的物質(zhì)中，以抵消碳排放甚至實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放。

研究人員表示， 將碳納米纖維放入水泥中，可使碳在混凝土中鎖定至少50年。 該過(guò)程同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生氫氣。

新工作的特別之處在于，試圖將CO2轉(zhuǎn)化為具有附加值且堅(jiān)實(shí)的固體碳材料。 這種固體碳材料含有尺寸為十億分之一米的碳納米管和納米纖維，具有許多吸引人的特性，包括強(qiáng)度、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。但是，從CO2中提取碳并使其組成精細(xì)的結(jié)構(gòu)并不是一件簡(jiǎn)單的事情。