新型催化剂助推火星移民计划

新型催化剂可高效去除水中和土壤中的高氯酸盐。这为人类移居火星奠定了基础。

phys.org网站当地时间6月4日报道，由美国加州大学河滨（UCR）分校领导的团队开发了一种催化剂——它不仅能够去除地球水源中危险的高氯酸盐，还可以清洁火星土壤，并为火星探险者供应氧气。相关研究成果刊登在《美国化学会会志》中。

作为一种强氧化剂，高氯酸盐可用于制造火箭燃料、弹药和火柴，此外，它还是部分消毒剂和除草剂的副产品。但同时，它也是一种常见的水污染物，可导致甲状腺疾病。高氯酸盐自然存在于地球土壤之中，在火星土壤中的含量更高。由于它能在植物组织中积累，火星土壤中的大量高氯酸盐很可能会威胁火星作物安全，对人类的火星定居计划产生不利影响；而火星尘埃中的高氯酸盐同样对人类有害。目前，去除水体中高氯酸盐的方法或条件苛刻，或涉及多步骤酶法过程，都不具备实际应用潜质。现在，UCR化学与环境工程助理教授Jinyong Liu和博士生Changxu Ren从大自然中汲取灵感，利用一种简单的方法降低了水中高氯酸盐含量。

厌氧微生物会利用酶中的钼来降低高氯酸盐含量，并在缺氧环境中获取能量。Liu说：“此前，科学家构建还原高氯酸盐的化学钼催化剂的尝试并不成功。很多金属催化剂要么使用条件苛刻，要么与水的相容性较差。”研究人员希望用一种简化方法来模拟复杂的微生物高氯酸盐还原过程。他们发现，将普通肥料钼酸钠、有机配体联吡啶与钼结合，然后混合在钯碳中，就能制造出强大的催化剂。它能够在室温下与氢气反应，快速、高效地分解水中的高氯酸盐。Ren说：“新催化剂比其他任何化学催化剂的活性都高。无论高氯酸盐的初始浓度是多少，它都能将超过99.99%的高氯酸盐还原为氯化物。”

新型催化剂的浓度适用范围非常广（＜1mg·L^-1~10g·L^-1），它不仅可用于治理受污染的地下水，处理炸药制造过程产生的废水，还能提高火星宜居性。Liu说：“将这种催化剂与其他过程联用，可以构建一套便捷的催化还原系统，进而利用火星土壤中的高氯酸盐制取氧气。”

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编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《美国化学会会志》

期刊编号：0002-7863

原文链接：https://phys.org/news/2021-06-catalyst-perchlorate-martian-soil.html

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