新石墨烯催化劑可低成本制氫

中美科學(xué)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(zhǎng)期有效地從水中生產(chǎn)氫。

利用催化劑可將水分解氫和氧。來(lái)自中國(guó)科學(xué)院、美國(guó)萊斯大學(xué)、德克薩斯大學(xué)圣安東尼奧分校及休斯頓大學(xué)的科學(xué)家近日在《自然·通信》雜志上報(bào)告，他們開發(fā)出一種穩(wěn)定的固態(tài)催化劑，可取代昂貴的鉑來(lái)制氫，在利用低成本催化劑生產(chǎn)能源方面邁出了重要一步。

萊斯大學(xué)的科學(xué)家圖爾表示，該項(xiàng)研究的最大特點(diǎn)是該催化劑不是利用金屬顆粒，也不是利用金屬納米粒子，而是利用原子。因?yàn)榧幢闶羌{米顆粒，其有效部位僅在表面，很多納米顆粒內(nèi)部的原子無(wú)法發(fā)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(fā)揮出相當(dāng)于鉑催化劑的效率。

研究人員將新催化劑混合成溶液，制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。這種催化劑很容易集成到設(shè)備上。

研究人員同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)熱處理的石墨烯氧化物和少量的氣態(tài)鈷鹽環(huán)境中，可使個(gè)別鈷原子結(jié)合到材料上。電子顯微鏡圖像顯示鈷原子在整個(gè)樣本中分布十分廣泛。

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(wěn)定性和高導(dǎo)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，但新催化劑的產(chǎn)氫效率與鉑碳催化劑相近，易生產(chǎn)，成本低于鉑碳催化劑數(shù)百倍，是一種很好的高性能材料。