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基于新的石墨烯催化剂显示出清洁，廉价的氢气生产的承诺

时间：2021-11-12 11:25:03 来源：

根据赖斯大学的科学家介绍，新的催化剂仅经过15微米的厚度，几乎与铂型催化剂一样有效，但成本低得多。催化剂由氮掺杂石墨烯制成，具有含有磷酸盐的钴原子，其激活该方法。(

稻米大学的新研究揭示了掺杂氮气和钴原子增强的石墨烯已被证明是一种用于生产水的氢的有效耐用的催化剂。

德克萨斯州德克萨斯州的中国科学院化学家詹姆斯之旅和同事的稻米实验室报道了一种强大的固态催化剂的开发，该催化剂显示了更换昂贵的铂生成昂贵的铂金。

催化剂可以将水分成其组成氢和氧原子，燃料电池所需的方法。根据研究人员称，最新的发现，详细介绍了在自然通信中详述的能源生产催化剂的重要一步。

来自化学家詹姆斯之旅的赖斯大学实验室的视频显示了一种由氮掺杂石墨烯和钴原子从水中拉伸氢气制成的新催化剂。

“这篇论文的独特是我们展示了不使用金属颗粒的使用，而不是使用金属纳米颗粒，而是使用原子，”旅游说。“做这种化学的颗粒就像你可能得到的那么小。”

他说，即使是纳米级上的颗粒也只能在表面上工作。“纳米粒子内有很多原子，从来没有做任何事情。但在我们的过程中，驱动催化的原子没有它们旁边没有金属原子。我们越来越小的钴，使催化剂几乎匹配最佳铂催化剂。“在比较测试中，他表示，新材料几乎匹配的铂效率在低开始电压下开始反应，它需要将水分离成氢气和氧气的电量。

将新的催化剂混合为溶液，可以将其还原成纸状材料或用作表面涂层。巡回赛说，单原子催化剂已经在液体中实现，但很少在表面上。“这样，我们可以将电极构建出来，”他说。“它应该很容易集成到设备中。”

研究人员发现，气态环境中的热处理石墨烯氧化物和少量的钴盐，被迫疏远钴原子以与材料结合。

电子显微镜图像显示在整个样品中广泛分散的钴原子。

他们自己测试了氮掺杂的石墨烯，发现它缺乏将催化过程踢到齿轮的能力。但在非常少量的钴中添加钴显着提高了其分裂酸性或碱性水的能力。

“这是一个极其高性能的材料，”旅游说。他注意到铂 - 碳催化剂仍然夸耀最低发行电压。“毫无疑问，他们是最好的。但这非常接近它，更容易生产，并且昂贵数百次。“

原子厚石墨烯是理想的基板，巡回赛说，由于其高表面积，稳定性在苛刻的操作条件和高导电率。新催化剂的样品在实验室的加速降解研究的10小时后，可忽略不计的活性。

本文的共同作者是米路研究生毕业生，博士林研究员Nam Dong Kim，Alumni Errol Samuel和Zhiwei Peng，以及材料科学系主任，珍珠董事会，Benjamin M.和Mary Greenwood安德森工程教授和米饭化学教授;君桥董和东凉陈北京同步辐射设施在中国科学院，北京;研究助理M.Josefina Arellano-Jiménez和德克萨斯大学圣安东尼奥德克萨斯大学德克萨斯州董事长兼何塞···················曼休斯顿大学，休斯顿大学电脑工程副教授转朱和樊勤和吉陵宝，兼研究生。

Tour是T.T.和W.F.Chao Chemistry椅子以及材料科学教授和纳米工程和计算机科学。

该研究由科学研究多学科大学研究倡议的空军办公室资助，国家少数群体健康和卫生障碍研究所，来自国家卫生研究院，Welch基金会和中国国家自然科学基金。

出版物：Huilong Fei等，“氢生成的氮掺杂石墨烯原子钴，”自然通信6，物品编号：8668; DOI：10.1038 / ncomms9668

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