月球土壤有望成为地外光合作用的催化剂

土壤样本由中国采集Chang 'E-52020年底的航天器已被测试为水分解和二氧化碳转化的催化剂。他们的目标是能够在月球上制造氧气、氢气和其他燃料，只用月球上现有的材料。这将减少从地球运输化学物质的需要，因为这既昂贵又困难。为了实现这一目标，研究人员与中国邹来自南京大学的科学家提出了一种新技术，他们称之为地外光合作用。这种方法试图最大限度地利用月球资源，包括极端温度和强烈的阳光。

Wee-Jun昂他在马来西亚厦门大学开发用于能源和催化的纳米材料，并没有参与这项研究。他说，外星光合作用是一种将废弃二氧化碳转化为燃料的聪明方法。该方法利用宇航员呼出的水和二氧化碳制造一系列化学物质，并利用月球上的极端环境条件，包括夜间-173°C到白天127°C的温度。Ong说:“这是一项非常聪明和令人兴奋的工作，它让我们看到了支持载人月球基地发展的前景。”“嫦娥五号月球土壤用途非常广泛，可以用作光伏驱动的电催化剂、光催化剂或光热催化剂。”

研究小组分析了月球样本，发现岩石中富含铁、镁和钛的化合物可以催化一系列过程。土壤还具有多孔结构，为反应提供了更大的表面积。Ong评论说，嫦娥五号样品中有许多化合物有利于推动一系列催化反应。“这些物质是促进水分解和二氧化碳转化的典型活性成分。”邹和他的同事们发现的催化活性物质包括钛铁矿、磁黄铁矿和橄榄石等矿物。

在对嫦娥五号土壤样本进行表征后，科学家们继续将其作为电催化剂进行测试，利用阳光从水中产生氢和氧。Ong解释说:“在电极表面观察到显著的氢气和氧气气泡，突出了在现有光伏驱动的电化学技术中使用月球土壤的稳健性。”“但缺点是稳定性差，这可能源于碳基板和月球阳极土壤的腐蚀。”

月球样品还被作为光催化剂进行了测试，将二氧化碳转化为甲烷和甲醇等燃料。Ong指出，二氧化碳是一种高度稳定的分子，因此如果没有催化剂，很难让它发生反应，形成有附加值的化学物质。利用核磁共振波谱和同位素标记，研究小组证明他们的甲醇确实是由二氧化碳形成的，而不是来自其他碳源。

Ong提到，这种方法有朝一日可能成为长期深空探索的有用支持系统。虽然嫦娥五号土壤的性能仍低于用于这类过程的常用材料，但研究人员认为，通过优化其结构、形态和成分，可以大大改善它。