一种粉棕色的凝胶，质地像宇航员冰淇淋一样易碎，主要由空气组成，能够过滤饮用水中几乎所有的重金属汞，这是一种强效神经毒素。化学家本周在《科学》杂志上报道，这种新型气凝胶还可能能够有效地收集阳光中的能量并快速净化氢燃料等。
西北大学和阿贡国家实验室的化学家 Mercouri Kanatzidis 说：“我们有一种材料，它具有非常高的表面积，并且表面本身是由与氧化物具有不同反应性的物质制成的。”他的团队发现了这种凝胶。“这产生了氧化物不具备的特性。”
研究人员总共发现了七种凝胶——由硫族元素（元素周期表中以氧开头的列）和铂在溶液中制成。更常见的气凝胶由氧化物制成，例如二氧化硅（或沙子）。后一种化合物除了在地球地壳中无处不在之外，还用于多种用途，从防晒霜到防锈涂层。但所谓的硫属凝胶——由硫或硒制成——提供了一系列新特性。
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例如，研究人员发现，当被重金属汞（可能导致胎儿和儿童神经和脑损伤）污染的水通过硫-锗硫属凝胶时，汞的含量从百万分之 645 降至仅百万分之 0.04。“这些重元素喜欢与硫原子结合，”Kanatzidis 说。含金属的水通过硫属凝胶“曲折、多孔的网络”，“迟早，这些重元素会遇到硫。硫对它们具有粘性。”
底特律韦恩州立大学的化学家 Stephanie Brock 说，这种粘性的机制“尚不清楚”，她创造了具有更刚性内部结构的类似凝胶。“它可能是吸附现象（其中 [正] 离子附着在硫族化物 [负离子] 上的空位上）或离子交换现象（其中铂被释放，汞被吸收）。”
关键是硫属凝胶的扩展表面积，这是一种主要由空气组成的极低密度固体。“一立方厘米的这种物质内部可能有 1,500 平方米——几乎一个足球场，”Kanatzidis 指出。扩展的表面是形成初始凝胶的非晶结构的广泛间隔版本，但令人费解的是，为什么凝胶首先形成而不是变成从溶液中沉淀出来的固体沉淀物。“要制成凝胶，你必须有一个三维框架的生长，使其在空间中延伸，有点像一棵树，只是快得多，”Kanatzidis 说。“为什么铂会发生这种情况，我还不清楚。”
无论如何，不同的元素成分提供了其他巧妙的特性，这些特性可以在巨大的内部表面积上成倍增加。“这些硫族化物气凝胶的光吸收率与太阳光谱非常吻合，因此这些可能成为光伏太阳能电池和光催化剂的有希望的平台，”Brock 说。换句话说，这种硫属凝胶可能为更有效、更快速地将入射光转化为电能或将水分解为氢气提供基础。
由这些硫属凝胶制成的膜也可能有助于净化与其他元素混合的氢气。“如果人们有兴趣使用氢作为燃料，则必须以快速的速度对其进行净化，”Kanatzidis 说，这是大量内部空间辅助的另一个过程。这些凝胶也可能在处理更普通的燃料中发挥作用，例如去除化石燃料中的硫污染。
然而，要做到这一点，硫属凝胶需要承受更高的温度；它们在 150 摄氏度（302 华氏度）到 300 摄氏度（572 华氏度）的温度范围内开始崩塌。它们还需要变得不那么脆，也许可以通过放置在更坚固的基底上来实现。此外，它们还必须更便宜：需要贵金属铂会使它们变得昂贵。但 Kanatzidis 说，“在制造这种硫属凝胶中‘铂的替代’已经成功了”。“这些气凝胶不会仅限于铂。”