Железо

Сломать, чтобы улучшить: дефектный графен может заменить платину в батареях и не только

Углерод широко используется в электрохимии. Новый тип углеродных электродов в виде графена обещает намного полнее раскрыть потенциал этого вещества. Датчики, солнечные панели, аккумуляторы ― всё это и многое другое благодаря исследованию свойств графена может стать лучше. Не в последнюю очередь это произойдёт благодаря новым теоретическим изысканиям российских учёных.

Иллюстрация. Дефектный графен. Дизайнер Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ

Иллюстрация. Дефектный графен. Дизайнер Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ

Ученые из МФТИ, Сколтеха и Объединенного института высоких температур РАН теоретически исследовали и подвели фундаментальную научную основу под такое явление, как перенос электрона на поверхности графена с дефектами структуры. Вариантов нарушения упорядоченной структуры графена может быть несколько: одиночная и двойная вакансии, дефект Стоуна-Уэльса, примесный атом азота, -O- и -OH группы. Каждое из изменений оказывает значительное влияние на скорость переноса.

Что это даёт? Как выяснилось и было доказано теоретически, привнесение дефектов в идеальный графеновый лист ведёт к росту плотности электронных состояний на границах раздела графен/раствор. Это катализирует процесс переноса электронов. Рост скорости переноса может достигать 10-кратного значения. Окислительно-восстановительные реакции в присутствии дефектного графена начинают идти намного быстрее.

Идеальный графен

Идеальный графен

Дефектный графен получает шанс стать дешёвым заменителем платиновых или иридиевых катализаторов в топливных элементах и металл-воздушных батареях. Другое возможное применение графена с дефектами ― это электрохимические датчики. В зависимости от типа дефекта, как доказали учёные, перенос электронов можно выборочно ускорить на определенный класс реагентов в растворе. Датчики смогут срабатывать даже на исчезающе небольшое присутствие в воздухе или растворах опасных веществ.

Данные об исследовании были опубликованы в журнале Electrochimica Acta. Осталось дождаться экспериментального подтверждения теоретических выкладок.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть