納米波紋讓石墨烯高效分解氫氣是什么?
2023年11月20日
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石墨烯
英國科學家的一項最新研討發現,石墨烯外表具有獨特的納米波紋,這使其能以比同等質量的現有最佳催化劑高100倍的功率分化氫氣,有望完成更高功能的氫燃料電池,并提高許多工業進程的功率。相關研討刊發于最新一期《美國國家科學院院刊》。
在最新研討中,“石墨烯之父”、曼徹斯特大學的安德烈·海姆及其搭檔發現,雖然石墨烯也具有很強的碳鍵,但它具有令人難以置信的化學反應活性,這是由于其外表并非完全平滑,而是具有名為“納米波紋”的小崎嶇,這使它能更有效地分化氫氣。
為證明這一點,研討人員制造出了瑕疵盡或許少的石墨烯,以掃除來自其他特征的化學活性,并將一片石墨烯拉伸于裝滿氫分子的微觀容器頂部。當石墨烯將氫割裂成單個氫原子時,氫原子會在容器內堆積,增加壓力,導致石墨烯膨脹。研討人員測量了拱起的體積,以計算石墨烯的催化才能。成果發現,每克石墨烯分化氫氣的才能至少是現在最好催化劑的100倍,而且,只有納米波紋的外表顯示出割裂氫的依據。
海姆指出,抱負的二維材料是漂亮、扁平的形狀,但波紋正在帶來一種新的特性。劍橋大學的安德里亞·費拉里也標明,雖然之前有痕跡標明,完美平坦的石墨烯或許是一種很好的催化劑,但最新研討證明,納米波紋是造成其具有催化才能的原因。
諾丁漢大學的安德烈·赫洛比斯托夫認為,大多數工業化學反應都由催化劑驅動,如果能生產出基于純碳(如石墨烯)的催化劑,那么或許會改變許多工業進程。石墨烯也或許比現在的催化劑更具可持續性,由于現有催化劑通常是稀有金屬。不過他也標明,現在生產實驗中使用的純石墨烯的本錢也非常高。
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