激光石墨烯可替代铂 用作燃料电池催化剂

近日，美国莱斯大学Tour实验室的研究人员成功开发出了一种成本更低的燃料电池催化剂解决方案。该催化剂利用激光使得石墨烯与各类金属纳米颗粒结合，同时结合后得到的金属激光氧化物嵌入石墨烯本体内，该催化剂可以在电化学氧化还原反应中保持很高的活性，而且其金属负载率低于1at%(原子百分数)。综上所述，此种激光石墨烯可代替昂贵的铂而用作燃料电池催化剂。

另外，研究人员在《ACS纳米》杂志公开发布的论文中提到，纳米粒子可以通过添加不同的添加剂形成金属氧化物或金属硫化物等不同的形态，从而使得该化合物能够在其他制氢反应等电催化反应中保持活性。

在去年，James Tour和其同事共同发明了激光石墨烯。而所谓激光石墨烯是一个表面由聚酰亚胺曝光后形成的多孔石墨烯组成的柔性膜物质。起初，研究人员是利用买到的聚酰亚胺薄片来制作激光石墨烯。后来，他们将硼浸入液体聚酰亚胺中来生成激光石墨烯，以此来提高其储存电荷的能力，使其成为非常有效的超级电容器。

在最近的一次实验中，实验人员将含有三种不同浓度的钴溶液分别和铁或者钼金属盐进行融合，每一个混合物冷凝后就可以形成薄片，之后再用红外线激光进行照射，然后再在750摄氏度的高温下用氩气进行加热。

上述过程产生的MO-LIGs与10纳米的金属颗粒一起均匀分布在石墨烯中。实验显示，这些物质可以催化氧还原反应，这也是燃料电池中最为基础的化学反应。制氢过程可以通过在金属中加一些硫磺来用作氧化还原反应的催化剂，本质上来说制氢是将水催化为氢的过程。

美国空军科学研究办公室以及跨学科大学研究机构等部门为以上研究提供了大力的支持。