激光石墨烯可替代鉑 用作燃料電池催化劑

近日，美國(guó)萊斯大學(xué)Tour實(shí)驗(yàn)室的研究人員成功開(kāi)發(fā)出了一種成本更低的燃料電池催化劑解決方案。該催化劑利用激光使得石墨烯與各類(lèi)金屬納米顆粒結(jié)合，同時(shí)結(jié)合后得到的金屬激光氧化物嵌入石墨烯本體內(nèi)，該催化劑可以在電化學(xué)氧化還原反應(yīng)中保持很高的活性，而且其金屬負(fù)載率低于1at%(原子百分?jǐn)?shù))。綜上所述，此種激光石墨烯可代替昂貴的鉑而用作燃料電池催化劑。

另外，研究人員在《ACS納米》雜志公開(kāi)發(fā)布的論文中提到，納米粒子可以通過(guò)添加不同的添加劑形成金屬氧化物或金屬硫化物等不同的形態(tài)，從而使得該化合物能夠在其他制氫反應(yīng)等電催化反應(yīng)中保持活性。

在去年，James Tour和其同事共同發(fā)明了激光石墨烯。而所謂激光石墨烯是一個(gè)表面由聚酰亞胺曝光后形成的多孔石墨烯組成的柔性膜物質(zhì)。起初，研究人員是利用買(mǎi)到的聚酰亞胺薄片來(lái)制作激光石墨烯。后來(lái)，他們將硼浸入液體聚酰亞胺中來(lái)生成激光石墨烯，以此來(lái)提高其儲(chǔ)存電荷的能力，使其成為非常有效的超級(jí)電容器。

在最近的一次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)人員將含有三種不同濃度的鈷溶液分別和鐵或者鉬金屬鹽進(jìn)行融合，每一個(gè)混合物冷凝后就可以形成薄片，之后再用紅外線激光進(jìn)行照射，然后再在750攝氏度的高溫下用氬氣進(jìn)行加熱。

上述過(guò)程產(chǎn)生的MO-LIGs與10納米的金屬顆粒一起均勻分布在石墨烯中。實(shí)驗(yàn)顯示，這些物質(zhì)可以催化氧還原反應(yīng)，這也是燃料電池中最為基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)。制氫過(guò)程可以通過(guò)在金屬中加一些硫磺來(lái)用作氧化還原反應(yīng)的催化劑，本質(zhì)上來(lái)說(shuō)制氫是將水催化為氫的過(guò)程。

美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室以及跨學(xué)科大學(xué)研究機(jī)構(gòu)等部門(mén)為以上研究提供了大力的支持。