由加州大學(xué)河濱分校工程師領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種催化劑，可以從地球上的水中去除一種危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)，這也可以使火星土壤對(duì)農(nóng)業(yè)更加安全，并有助于為人類(lèi)火星探險(xiǎn)者生產(chǎn)氧氣。 高氯酸鹽是一種由一個(gè)氯原子與四個(gè)氧原子結(jié)合而成的負(fù)離子，在地球的一些土壤中自然存在，在火星土壤中尤其豐富。

作為一種強(qiáng)大的氧化劑，高氯酸鹽也被制造出來(lái)，用于固體火箭燃料、煙花、彈藥、車(chē)輛的安全氣囊啟動(dòng)器、火柴和信號(hào)彈，它也是一些消毒劑和除草劑的副產(chǎn)品。

由于它在土壤和工業(yè)品中無(wú)處不在，高氯酸鹽是一種常見(jiàn)的水污染物，會(huì)導(dǎo)致某些甲狀腺疾病，還會(huì)在植物組織中進(jìn)行生物積累，在火星土壤中發(fā)現(xiàn)的大量高氯酸鹽會(huì)使在那里種植的食物無(wú)法安全食用，從而限制了人類(lèi)在火星上定居的可能性。火星灰塵中的高氯酸鹽也可能對(duì)探險(xiǎn)者造成危害。目前從水中去除高氯酸鹽的方法需要苛刻的條件或多步驟的酶解過(guò)程，以降低氯元素的氧化狀態(tài)，變成無(wú)害的氯離子。

博士生Changxu Ren和加州大學(xué)河濱分校Marlan和Rosemary Bourns工程學(xué)院的化學(xué)和環(huán)境工程助理教授Jinyong Liu從大自然中獲得靈感，在環(huán)境壓力和溫度下用一個(gè)簡(jiǎn)單的步驟減少水中的高氯酸鹽。

Ren和Liu注意到厭氧微生物利用其酶中的鉬來(lái)還原高氯酸鹽，并在缺氧的環(huán)境中收獲能量，而以前構(gòu)建用于還原高氯酸鹽的化學(xué)鉬催化劑的努力并不成功，許多其他金屬催化劑要么需要苛刻的條件，要么與水不相容。

研究人員試圖用一種簡(jiǎn)化的方法來(lái)模仿復(fù)雜的微生物高氯酸鹽還原過(guò)程。他們發(fā)現(xiàn)通過(guò)簡(jiǎn)單地混合一種叫做鉬酸鈉的普通肥料，一種叫做雙吡啶的普通有機(jī)配體來(lái)結(jié)合鉬，以及一種叫做鈀碳的普通氫活化催化劑，這些原料一同產(chǎn)生了一種強(qiáng)大的催化劑，在室溫下可利用氫氣快速有效地分解水中的高氯酸鹽，且不涉及燃燒過(guò)程。這種催化劑比迄今為止報(bào)道的任何其他化學(xué)催化劑都要活躍得多，無(wú)論最初的高氯酸鹽濃度如何，都能將99.99%以上的高氯酸鹽還原成氯化物。

新的催化劑在很寬的濃度范圍內(nèi)減少高氯酸鹽，從每升不到1毫克到每升10克都可以使用。這使得它適合用于各種情況，包括修復(fù)被污染的地下水，處理被炸藥嚴(yán)重污染的廢水，以及使火星適合居住。當(dāng)催化劑與其他過(guò)程相結(jié)合時(shí)，一個(gè)方便的催化還原系統(tǒng)可能有助于從火星土壤中洗出的高氯酸鹽中收獲氧氣。

這篇題為 "用于水基高氯酸鹽還原的生物啟發(fā)鉬催化劑 "的論文發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。