Modificeret hvid grafen for miljøvenlig energi

Forskere fra Tomsk Polytechnic University (TPU), sammen med kolleger fra USA og Tyskland, har fundet en måde at opnå billige katalysatorer fra sekskantet bornitrid eller "hvidt grafen". Teknologien kan bruges i produktionen af ​​miljøvenligt brintbrændstof.

Forskerne har fundet en ny måde at funktionalisere et dielektrikum på, ellers kendt som hvid grafen, dvs. hexagonalt bornitrid (hBN), uden at ødelægge det eller ændre dets egenskaber. Takket være den nye metode, forskerne syntetiserede et polymer nanotæppe med en stærk kovalent binding på prøverne.

Prof Raul Rodriguez fra TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences forklarer:

"For første gang, vi har formået at kovalent funktionalisere hexagonal bornitrid uden stærke kemiske sammensætninger og introduktion af nye defekter i materialet. Faktisk, tidligere tilgange havde resulteret i et andet materiale med ændrede egenskaber, dvs. hydrolyseret bornitrid. I vores tur, vi brugte nanodefekter, der findes i materialet uden at øge deres antal, og miljøvenlig fotopolymerisering. "

En af de lovende muligheder for at bruge det nye materiale, ifølge forskere, er katalysatorer til spaltning af vand i brint og oxygen. Med det i tankerne, polymertæpper fungerede som bærere af aktive stoffer, altså matricer. Nikkel nanopartikler blev integreret i matrixen. De opnåede katalysatorer blev anvendt til elektrokatalyse. Undersøgelser viste, at de med held kunne bruges som et alternativ til dyrt platin eller guld.

"En af de vigtige udfordringer i katalyse er at tvinge udgangsmaterialet til at nå de aktive centre af katalysatoren." Polymertæpper danner en 3D-struktur, der hjælper med at øge kontaktområdet mellem de aktive centre af katalysatoren med vand og gør brintoptagelsen mere effektiv. Det er meget lovende til produktion af miljøvenligt brintbrændstof, " siger videnskabsmanden.

Bornitrid er en binær forbindelse af bor og nitrogen, mens sekskantet bornitrid eller hvidt grafen er et hvidt talkalignende pulver med en sekskantet, grafenlignende gitter. Det er modstandsdygtigt over for høje temperaturer og kemiske stoffer, ikke -toksisk, har en meget lav friktionskoefficient, og fungerer både som et perfekt dielektrikum og som en god varmeleder. Bor-nitrid materialer er meget udbredt i reaktionerne ved industriel organisk syntese, i krakning af olie, til fremstilling af produkter med høj temperatur teknologi, produktion af halvledere, midler til slukning af brande, og så videre.

Tidligere, en række undersøgelser blev afsat til funktionalisering af hexagonal bornitrid. Typisk, denne proces bruger stærke kemiske oxidanter, der ikke kun ødelægger materialet, men også væsentligt ændrer dets egenskaber. Metoden, som TPU-forskere og deres udenlandske kolleger bruger, giver dem mulighed for at undgå dette.

"Undersøgelser har vist, at vi har opnået homogene og holdbare polymertæpper, som kan fjernes fra det understøttende underlag og bruges separat. Hvad mere er, dette er en ret universel teknologi, da vi til funktionalisering brugte forskellige monomerer, som gør det muligt at opnå materialer med egenskaber, der er optimale til brug i forskellige enheder, " siger Prof Raul Rodriguez.