新石墨烯催化劑可低成本制氫
- 發佈時間：2015-10-27 01:30:56 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報華盛頓10月25日電 （記者何屹）中美科學家最新研究表明，由石墨烯摻雜氮和鈷原子所形成的催化劑可長期有效地從水中生産氫。
利用催化劑可將水分解氫和氧。來自中國科學院、美國萊斯大學、德克薩斯大學聖安東尼奧分校及休斯頓大學的科學家近日在《自然·通信》雜誌上報告，他們開發出一種穩定的固態催化劑，可取代昂貴的鉑來制氫，在利用低成本催化劑生産能源方面邁出了重要一步。
萊斯大學的科學家圖爾表示，該項研究的最大特點是該催化劑不是利用金屬顆粒，也不是利用金屬奈米粒子，而是利用原子。因為即便是奈米顆粒，其有效部位僅在表面，很多奈米顆粒內部的原子無法發揮作用。新催化劑僅利用很少量的鈷，其旁邊沒有金屬原子，在很低的電壓下即可發揮出相當於鉑催化劑的效率。
研究人員將新催化劑混合成溶液，製成了紙狀材料或表面涂層。單原子催化劑不是在表面上形成的，而是在液體中形成。這種催化劑很容易整合到設備上。
研究人員同時發現，在經熱處理的石墨烯氧化物和少量的氣態鈷鹽環境中，可使個別鈷原子結合到材料上。電子顯微鏡圖像顯示鈷原子在整個樣本中分佈十分廣泛。
原子厚度的石墨烯是理想的基板，其有較高的比表面積，具有惡劣工作條件下的穩定性和高導電性。研究人員表示，鉑碳催化劑起始電壓低，仍是目前最好的催化劑，但新催化劑的産氫效率與鉑碳催化劑相近，易生産，成本低於鉑碳催化劑數百倍，是一種很好的高性能材料。
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