Пленки платины толщиной всего два атома поддерживается графена может позволить топливных катализаторов с беспрецедентной каталитической активности и долголетия, согласно исследованию, опубликованному недавно учеными из Технологического института Джорджии.
Платина является одним из наиболее часто используемых катализаторов для топливных элементов, поскольку, насколько эффективно оно обеспечивает снижение реакции окисления в центре технологий. Но его высокая стоимость стимулировало исследовательскую работу, чтобы найти способы, чтобы использовать меньшее количество, сохраняя при этом ее же каталитической активностью.
«Там всегда будет первоначальной стоимостью для производства топливных элементов с платиновыми катализаторами, и важно сохранить эту цену как можно ниже», — сказал Фейсал Аламгир, доцент в технологическом институте Джорджии школы материаловедения и инженерии. «Но реальная стоимость системы топливных вычисляется как долго эта система продолжается, и это вопрос долговечности.
«Недавно там был толчок в использовании каталитических систем без платины, но проблема в том, что не было до сих пор система, которая одновременно соответствует каталитическая активность и стойкость платины», — сказал Аламгир.
В Исследователи из технического института Джорджии попробовал другую стратегию. В исследовании, который был опубликован 18 сентября в журнале Advanced функциональных материалов и при поддержке Национального научного фонда, они описывают создание нескольких систем, которые используются атомарно-тонких пленок платины поддерживается слой графена — эффективно увеличивая общую площадь поверхности платины доступны для каталитических реакций и используя значительно меньшее количество драгоценного металла.
Большинство на основе платины каталитической системы используют наночастицы металла химически скрепленный к поверхности, где поверхностные атомы из частиц, большинство из стимулирующей работы, и каталитический потенциал атомов под поверхностью никогда не использовалась как поверхностных атомов, если на всех.
Кроме того, исследователи показали, что платина фильмов, которые по крайней мере два толстых атомов превзошли наночастиц платины в энергии диссоциации, которая является мерой стоимости энергии оплывание поверхности платины атом. Измерение предполагает, что эти фильмы могли бы сделать потенциально дольше каталитических систем.
Для приготовления атомарно-тонких пленок, исследователи использовали процесс, называемый электрохимического осаждения атомного слоя расти платины монослоев на слое графена, создавая образцы, которые имели одного, двух или трех атомных слоев атомов. Затем исследователи протестировали образцы для энергии диссоциации и сравнили результаты в энергии одного атома платины на поверхности графена, а также энергии из распространенных конфигураций наночастиц платины используется в катализаторах.
«Основной вопрос в основе этой работы, был ли это было возможно, что сочетание металлических и ковалентных связей может оказать платины атомов платины-сочетание графена более стабильны, чем их аналоги в массе платины используется в катализаторах, которые поддерживаются металлосвязи», — сказал сын вскоре Янг, адъюнкт-профессор в школе материаловедения и инженерии.
Исследователи обнаружили, что связь между соседними атомами платины в фильме, по сути, объединяет силы со связью между пленкой и слоем графена, чтобы обеспечить укрепление всей системы. Это было особенно верно в платину фильм, который был два атома толщиной.
«Как правило, металлических пленок ниже определенной толщины не стабильный, потому что связи между ними не направленного действия, и они скатываются друг на друга и конгломерата в виде частиц», — говорит Аламгир. «Но это не так с графеном, который является стабильным в двумерном виде, даже толщиной в один атом, потому что он имеет очень сильную ковалентную направленных связей между соседними атомами. Так эта новая каталитическая система может использовать направляющий крепления графена к поддержке атомарно-тонких пленок платины».
Будущее исследование будет включать в себя дальнейшие испытания, как фильмов ведут себя в каталитической среде. Исследователи обнаружили в более ранних исследования по графену-платиновой пленки, что материал ведет себя аналогичным образом в каталитических реакциях независимо от того, с какой стороны — графен или платину-это открытые активные поверхности.
«В этой конфигурации, графен не действует как отдельное юридическое лицо из платины», — сказал Аламгир. «Они работают вместе как один. Поэтому мы считаем, что если ты демонстрируешь графена стороны, вы получите такую же каталитическую активность, и вы могли бы дополнительно защитить платину, возможно дальнейшее повышение долговечности».
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!