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为解决甲醇污染及寻找高效环保制氢方法的问题，研究人员开展了天然蛭石对甲醇水溶液光催化降解及产氢的研究。结果表明蛭石可作光催化剂，且部分蛭石产氢效率较高。这为清洁能源生产和环境修复提供了新方向。
在当今能源与环境问题日益严峻的背景下，甲醇作为一种潜在的氢源，其生产和使用过程却带来了诸多麻烦。一方面，制造过程中甲醇的释放会造成大气、土壤和地下水污染；另一方面，传统的甲醇制氢方法成本高、效率低。为了寻找一种既环保又高效的甲醇制氢途径，来自捷克奥斯特拉瓦技术大学（VSB – Technical University of Ostrava）和捷克科学院地质研究所（Institute of Geonics of the Czech Academy of Sciences）的研究人员进行了一项具有重要意义的研究，相关成果发表在《Heliyon》杂志上。
研究人员用到的主要关键技术方法有：通过多种表征技术，如 X 射线荧光（XRF）、原子吸收光谱（AAS）、X 射线粉末衍射（XRD）等对蛭石进行分析；利用光催化分解实验和稳定性测试探究蛭石的光催化性能；采用拉曼光谱技术检测反应前后蛭石和甲醇水溶液的变化。
研究结果：
- 蛭石的化学和矿物学特征：不同产地的蛭石在化学组成和晶体结构上存在差异。通过 XRD 分析发现，Vm1 和 Vm2 分别对应蛭石和绿泥石 - 蛭石中间结构，Vm3 和 Vm4 是由蛭石、水黑云母和金云母随机堆叠的混合层结构。结构公式和 TG/DTA 分析进一步揭示了它们的结构特征和热稳定性。
- 蛭石的光化学性质：从 UV - Vis 和 PL 光谱可知，不同蛭石的带隙能量（Eg）和光致发光强度不同，这与它们的光催化活性相关。例如，Vm1 的低 PL 强度表明其光生电子 - 空穴对复合率低，光催化活性较高；而 Vm2 的高 PL 强度则意味着较低的光催化活性。
- 蛭石在 MeOH50 中的光催化实验：在甲醇和水的 50% 混合溶液（MeOH50）中，蛭石能光催化分解甲醇产生氢气、一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）。4 小时光照后，Vm1 和 Vm4 的产氢量较高，分别为 449.3±1.8 μmol/gcat和 449.1±5.6 μmol/gcat，Vm2 和 Vm3 较低。延长光照时间至 24 小时后，所有蛭石的产氢量均有所下降，且正八面体电荷会抑制产氢，促进 CO 和CH4的生成。此外，较大的 BET 比表面积对 MeOH50 的光催化分解有积极影响。
- 拉曼光谱研究：拉曼光谱分析显示，不同蛭石的光谱存在差异，如 680 cm-1、190 cm-1和 100 cm-1处的特征峰位置和强度不同。光催化实验后，蛭石的光谱发生变化，表明其结构有所改变。同时，甲醇水溶液的拉曼光谱在光催化后，C - H 和 C - O 带发生红移，意味着甲醇含量减少，这与产氢过程相关。
研究结论和讨论部分指出，该研究对不同化学组成的蛭石进行了全面表征，确定了其晶体化学公式。光致发光光谱表明蛭石作为半导体对甲醇水溶液的光催化降解具有预期效率。其中，Vm1 和 Vm4 在 4 小时紫外线照射后产氢量最高，而中间的绿泥石 - 蛭石结构（Vm2）光催化活性较低。拉曼光谱证实了长时间光照后甲醇含量的减少与产氢相关，表明蛭石在甲醇分解中起到催化作用，且氢气并非来自光催化水分解。总体而言，蛭石尤其是具有高四面体负层电荷的蛭石，有望成为从甲醇 - 水混合物中生产氢气的有效、环保的光催化剂，这为清洁能源的生成和环境修复开辟了新的道路，具有重要的应用潜力。
