激光石墨烯可用作燃料電池催化劑

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近日，美國萊斯大學(xué)Tour實(shí)驗(yàn)室的研究人員成功開發(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》雜志公開發(fā)布的論文中提到，納米粒子可以通過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，JamesTour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，研究人員是利用買到的聚酰亞胺薄片來制作激光石墨烯。后來，他們將硼浸入液體聚酰亞胺中來生成激光石墨烯，以此來提高其儲(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)。制氫過程可以通過在金屬中加一些硫磺來用作氧化還原反應(yīng)的催化劑，本質(zhì)上來說制氫是將水催化為氫的過程。

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