桑地亞國家實驗室的研究者們試圖開發(fā)低價的車用氫燃料電池，他們優(yōu)化了一種催化劑——二硫化鉬，簡稱為“莫莉”，使其如泥土一樣廉價，從而代替鉑——一種稀有元素金屬，且具有每盎司900美元的天價。

桑地亞研究者們的發(fā)現(xiàn)改變了很多，使每盎司2美元的莫莉成為能源催化劑領(lǐng)域的一匹黑馬，粗略來說，就像一個從未被人看好的懶漢成為了重量級冠軍潛在的對手。

經(jīng)過優(yōu)化后的催化劑分解水產(chǎn)生的氫氣總量是原始二硫化鉬作催化劑的四倍。對于桑地亞的研究員和首席發(fā)起人Stan Chou來說，這僅僅是開始，他說：“在研究更好的整合莫莉和燃料電池體系的過程中，我們應(yīng)當(dāng)獲得更多產(chǎn)出。”

一個附加的優(yōu)點(diǎn)是莫莉的催化過程可由太陽光引發(fā)，這種特性使其能給遠(yuǎn)離電網(wǎng)的用戶提供獲得氫燃料的新方法。

不同于汽油，氫燃料是理想的，它在燃燒時不向大氣中排放二氧化碳。氫和氧的燃燒過程只產(chǎn)生水。

Chou準(zhǔn)確的說道：“這種想法旨在理解二硫化鉬分子結(jié)構(gòu)中的變化，從而使其成為產(chǎn)氫更好的催化劑：在效率方面它接近鉑，而且來源是豐富廉價的。我們通過研究二硫化鉬在原子尺度的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變來進(jìn)行這項工作，從而使材料中不活躍的部分也能產(chǎn)生氫氣?！?/p>

可能會有人問道，在什么意義上某部分是“不活躍”呢？

設(shè)想一瓣桔子只有外皮是有效的；剩余的部分（桔子可食用的部分）一定會被扔掉。莫莉以一摞平行的納米結(jié)構(gòu)的形式存在，就像一摞桔子瓣。這些層次不像金屬一樣是分子的螺栓固定，相反是足夠松散以至于彼此間可發(fā)生滑移——可作潤滑劑，類似于石墨的片層結(jié)構(gòu)，并具有很大的內(nèi)表面積。

但這就是難點(diǎn)所在：盡管這些納米結(jié)構(gòu)的邊緣在催化氫的能力上可與鉑相提并論，由于它們內(nèi)部的分子排列與邊緣不同，其內(nèi)部可滑移的極大的表面積并沒有多大意義。由于這種多余的結(jié)構(gòu)，商業(yè)化的催化劑需要大量的莫莉。窄的邊緣像灰姑娘一樣努力工作，但是內(nèi)表面像她非親生的姐姐一樣只是四處游蕩，沒一點(diǎn)用。

致力于研究二維材料和其性能的Chou認(rèn)為研究的目的應(yīng)當(dāng)是讓這些非親姐姐一樣的內(nèi)表面也能起作用。

Bryan Kaehr說道：“有許多方法可以達(dá)到這一目的，但是最有效的方法是在溶液中用鋰來分離這些納米層。通過這種方法，當(dāng)你使材料分離時，它的分子點(diǎn)陣變?yōu)椴煌男问?；而所獲得的最終的產(chǎn)物像邊緣結(jié)構(gòu)一樣具有催化作用?！?/p>

該研究成果已經(jīng)發(fā)表在 Nature Communications 上。（來源：材料人網(wǎng)）