新的石墨烯 - 碳纳米管催化剂可以点燃清洁能量旋转

时间：2021-10-01 07:52:06 来源：

催化剂结构的动画片。

研究人员开发了一个有前途的石墨烯 - 碳纳米管催化剂，使它们更好地控制着生产氢燃料的强大重要的化学反应。

廉价有效的燃料电池和水电解器将形成氢燃料基于燃料的基石，这是化石燃料最有前途的清洁和可持续的替代品之一。这些装置依赖于称为电催化剂的材料工作，因此高效和低成本催化剂的发展对于使氢燃料成为可行的替代方案至关重要。Aalto大学的研究人员已经开发出一种新的催化剂材料来改善这些技术。

氧还原反应（ORR）和氧气进化反应（oer）是最重要的电化学反应，其限制氢燃料电池（用于动力车辆和发电），水电解槽（用于清洁氢气生产）和高容量的电力化学反应最重要的电化学反应金属电池。Aalto与CNRS法国的研究人员合作的物理学家和化学家以及奥地利的维也纳开发了一种新的催化剂，这些催化剂比目前可用的其他双官能催化剂更有效地推动这些反应。研究人员还发现，根据沉积催化剂的材料的选择，可以显着改变它们的新催化剂的电催化活性。

“我们希望基于铂金属等贵金属代替传统的昂贵和稀缺的催化剂，如铂和铱，具有高活跃且稳定的替代品，由廉价和土坯元素如过渡金属，碳和氮气组成。” Aalto的研究员穆罕默德塔瓦克科利博士说，曾撰写过这篇论文。

与CNRS合作，该团队生产了高度多孔的石墨烯 - 碳纳米管杂交，并用已知的其他元素的单个原子掺杂它以制备良好的催化剂。石墨烯和碳纳米管（CNT）是碳的单件厚两维和一维同性量，由于其优秀的特性而对学术界和工业相比，对学术界和行业的巨大感兴趣。它们开发了一种简单且可扩展的方法，同时培养这些纳米材料，将它们的性质与单一产品相结合。“我们是世界领先的双墙碳纳米管的可扩展合成领先的球队之一。这里的创新是为了修改我们的制作过程来准备这些独特的样本，“CNRS的研究总监伊曼纽尔博士说。

在这一步骤过程中，它们还可以将石墨烯与氮气和/或金属（钴和钼）单原子掺杂，作为产生单原子催化剂（囊）的有希望的策略。在催化科学中，由于最大原子利用效率和囊的独特性质，分散在固体支撑上的孤立金属原子的新领域引起了广泛的研究项。与制作囊的竞争对手相比，AALTO＆CNRS团队使用的方法提供了一种简单的方法，在一步中进行，保持成本。

催化剂基质可以提高性能

催化剂通常沉积在底层基质上。该基材对催化剂的最终反应性的作用通常由研究人员忽略，然而对于这种新的催化剂，研究人员发现基材的效率起到了重要的部分。该团队发现其材料的多孔结构允许进入其与基材的界面上形成的更多有源催化剂位点，因此它们开发了一种新的电化学显微镜分析方法，以测量该界面如何促进催化反应并产生最有效的催化剂。他们希望他们对多孔材料的催化活性研究基质效应，为电化学能量装置的高性能电极的合理设计建立了基础，并为未来的研究提供了指导。

参考：“中孔单原子掺杂石墨烯 - 碳纳米管杂交：通过Mohammad Tavakkoli，Emmanuel Flahaut，Pekka Peljojani Sainio，Fatemeh Davodi，Egoor V. Lobiak，Kimmo Mustonen和Esko I Kauppinen，3月20日，ACS催化作用，ACS催化作用，ACS催化作用和可调谐的电气催化活性
10.1021 / ACSCATAL.0C00352

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