Wissenschaftler machten Graphen durch Zugabe von Metallnanopartikeln zu einem Katalysator

Arbeitsschema

Forscher der Rice University fanden heraus, dass Graphen unter Zusatz von Metallnanopartikeln die Eigenschaften von Metallen annimmt und sogar als Ersatz für Platin als Katalysator für chemische Prozesse fungieren kann.

Platin ist der Hauptkatalysator in Brennstoffzellen, die Sauerstoff und Wasserstoff in Elektrizität umwandeln und Wasser freisetzen. Es gibt nur ein Problem damit - die hohen Kosten. Die Kosten für Platin sind nicht viel geringer als die Kosten für Gold.

Forscher fanden letztes Jahr heraus, dass durch Bestrahlung eines Polyimidfilms mit einem Infrarot-Kohlendioxidlaser poröses Graphen auf einem Polymersubstrat erhalten werden kann. Sie nannten das resultierende Material laserinduziertes Graphen (mit einem Laser erhaltenes Graphen) oder LIG.

Anschließend konnten sie durch Anreicherung des Polymerfilms mit Bor die elektrische Kapazität des resultierenden Graphens signifikant erhöhen.

Schließlich kamen sie auf die Idee, das Polymer mit Metallsalzen unter Verwendung von Kobalt, Eisen oder Molybdän zu mischen. Nachdem sie einen solchen Film eine halbe Stunde lang mit einem Laser bei einer Temperatur von 750 Grad Celsius verarbeitet hatten, erhielten sie eine LIG mit Metallpartikeln von etwa 10 nm Größe, die gleichmäßig über ihre Fläche verteilt waren. Das resultierende Material enthält etwa 1% Metall.


Graphen mit metallischen Einschlüssen

„Das Schöne an diesem Verfahren ist, dass wir einen regulären Film für den kommerziellen Gebrauch nehmen und kostengünstige Metallsalze hinzufügen“, erklärt James Tour, ein Chemiker, der LIG erstmals im Labor des Instituts erhalten hat. "Dann setzen wir sie einem industriellen Laser aus." Daher werden die meisten chemischen Reaktionen von einem Laser ausgelöst, der im Freien und bei Raumtemperatur Graphen erzeugt. "

Das resultierende Material ist ein ausgezeichneter Katalysator für Redoxreaktionen, und die Zugabe von Schwefel zu dem Film ermöglicht die Verwendung des Materials zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasser. Diese Reaktionen sind der Schlüssel zu Brennstoffzellen.

Source: https://habr.com/ru/post/de383227/