一种新的奇迹材料可以产生氢气，产生清洁的水，甚至可以产生能量。
科幻小说?几乎没有 - 它还可以淡化水，用作柔性水过滤膜，帮助从海水淡化盐水中回收能量，制成柔性太阳能电池，并且还可以使锂离子电池的使用寿命延长一倍。凭借其卓越的杀菌能力，它还可用于开发新型抗菌绷带。
新加坡南洋理工大学(NTU)的科学家，由副教授Darren Sun领导，已经成功开发出一种革命性的纳米材料，与现有技术相比，它能够以极低的成本完成所有这些工作。
孙教授花了五年时间开发的这项突破被称为多用途二氧化钛(TiO 2)。它是通过将二氧化钛晶体转化为专利的纳米纤维而形成的，然后可以很容易地制成专利的柔性滤膜，其中包括碳，铜，锌或锡的组合，具体取决于所需的特定最终产品。
二氧化钛是一种廉价且丰富的材料，经科学证明具有加速化学反应(光催化)的能力，并且还能够容易地与水(亲水性)结合。
关于孙教授二氧化钛工作的70多篇科学论文已在过去五年发表，最新发表在水研究，能源与环境科学和材料化学杂志上。
来自南洋理工大学土木与环境工程学院的52岁的孙教授表示，这种低成本且易于生产的纳米材料有望具有巨大的潜力，有助于解决当前在能源和环境问题上面临的全球性挑战。
预计到2030年世界人口将达到83亿，全球能源和食品需求将大幅增加50%和30%的饮用水(人口研究所报告，标题为2030年：“完美风暴”)情景)。
“虽然没有一个银弹能够解决世界上最大的两个挑战：廉价的可再生能源和充足的清洁水供应;我们的单一多用途膜接近，其二氧化钛纳米粒子是发现此类解决方案的关键催化剂，“孙教授说。“凭借我们独特的纳米材料，我们希望能够帮助将今天的废物转化为明天的资源，例如清洁水和能源。”
孙教授的多用途二氧化钛可以：
当暴露在阳光下时，同时产生氢气和清洁水
可制成低成本的柔性过滤膜，防污
脱盐水作为高通量正向渗透膜
从废水淡化盐水和废水中回收能量
被制成低成本的柔性太阳能电池以发电
在锂离子电池中用作阳极时，电池寿命延长一倍
杀死有害微生物，导致新的抗菌绷带
如何发现奇迹材料
孙教授最初使用二氧化钛和氧化铁来制造抗菌水过滤膜，以解决生物污染 - 细菌生长堵塞膜孔，阻碍水流。
在开发膜时，孙教授的团队还发现它可以作为光催化剂，在阳光下将废水转化为氢气和氧气，同时仍能产生清洁的水。这种水分解效应通常是由铂金引起的，铂金是一种既昂贵又稀有的贵金属。
“通过这样的发现，可以同时处理废水，并且可以以更便宜的方式存储氢气形式的太阳能，以便无论白天或夜晚，无论太阳是否闪耀，它都可以随时可用。不是，这使它真正成为清洁燃料的来源，“孙教授说。
“截至目前，我们实现的效率非常高，比我们使用铂金的效率高出三倍，但成本低得多，可以实现廉价的氢气生产。此外，我们可以同时生产清洁的水，用于接近 - 零能源成本，这可能会改变我们目前的水回收系统，为未来的宜居城市。“
氢是一种清洁燃料，可用于汽车燃料电池或发电厂发电。
生产氢气和清洁水
最近在学术期刊Water Research上发表的这一发现表明，少量纳米材料(0.5克二氧化钛纳米纤维用氧化铜处理)，浸入一升水中，可在一小时内产生1.53毫升的氢气。废水。产生的氢气量是在相同情况下使用铂金时的三倍。
根据废水的类型，每小时产生的氢气量可高达200毫升。同样为了增加氢气产量，更多的纳米材料可用于更大量的废水。
生产低成本柔性正向渗透膜
二氧化钛颗粒不仅可以帮助分解水，还可以使水过滤膜具有亲水性 - 使水容易流过，同时排除外来污染物，包括盐，使其成为使用正向渗透淡化水的理想选择。因此开发了一种新的超高通量(流速)正向渗透膜。
这一发现最近发表于上个月的能源与环境科学期刊上。这是第一个用于正向渗透膜系统的TiO2纳米纤维和颗粒用于清洁水生产和能量产生的报告。
生产新的抗菌绷带
凭借其抗微生物特性和低成本，该膜还可用于制造透气抗菌绷带，其不仅可以防止感染并且可以解决开放性伤口的感染，还可以通过允许氧气透过石膏来促进愈合。
膜的材料特性也类似于目前市场上销售的用于制造塑料绷带的聚合物。
生产低成本的柔性太阳能电池
孙教授的研究项目表明，当用其他材料处理或制成晶体等其他形式时，二氧化钛可以有其他用途，例如太阳能电池。
通过制造黑色二氧化钛多晶片，孙教授的团队能够制造出一种可以从太阳光线发电的柔性太阳能电池。
生产更耐用的锂离子电池
同时，孙教授还有另一个团队致力于开发黑色二氧化钛纳米材料，用于电子设备中常用的锂离子电池。
薄硬币状锂离子电池的初步结果表明，当用碳改性的二氧化钛球状纳米颗粒用作阳极(负极)时，它可以使电池的容量加倍。这使得这种电池在完全排空之前具有更长的使用寿命。该结果去年在封面页的材料化学杂志上发表。
下一步 - 商业化
孙教授和他的20人团队，包括6名本科生，10名博士生和4名研究人员，正在努力进一步开发这种材料，同时剥离一家初创公司，使产品商业化。
他们还希望与商业合作伙伴合作，以加快商业化进程。
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