Графен — это суперматериал будущего. Однако теперь исследователи нашли способ внедрить металлические наночастицы в графен и превратить этот материал в полезный катализатор для топливных элементов и других устройств.
Лазерно-индуцированный графен — это гибкая плёнка с поверхностью из пористого графена, полученная путём воздействия на обычный пластик, известный как полиимид, лучом промышленного лазера. Однако теперь исследователи нашли способ улучшить эту форму графена с помощью химически активных металлов.
«Самое замечательное в этом процессе то, что мы можем использовать коммерческие полимеры с добавлением простых и недорогих солей металлов, — сказал Джеймс Тур, один из исследователей, в пресс-релизе. — Затем мы подвергаем их воздействию коммерческого лазерного гравера, который генерирует металлические наночастицы, встроенные в графен. Большая часть химических процессов происходит под воздействием лазера, который генерирует графен на открытом воздухе при комнатной температуре. Эти композиты, в которых содержится менее 1 % металла, действуют как «суперкатализаторы» в топливных элементах. Другие методы требуют гораздо больше этапов и дорогостоящих металлов и углеродных прекурсоров.
Новый материал, который исследователи назвали «графен, индуцированный лазером на основе оксида металла» (MO-LIG), фактически становится новым кандидатом на замену дорогостоящих металлов, таких как платина, в каталитических топливных элементах, в которых кислород и водород преобразуются в воду и электричество.
«Примечательно, что простая обработка графеново-молибденовых оксидов серой, в результате которой оксиды металлов превращаются в сульфиды металлов, позволяет получить катализатор для реакции выделения водорода, что подчёркивает универсальность этого подхода», — сказал Тур.
Полученные результаты могут иметь огромное значение для материаловедения и производства электроэнергии в будущем.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.