Графен был обширно проверен как замена на дорогую платину в заявлениях как топливные элементы, где материал катализирует кислородную реакцию сокращения (ORR), серьёзную, дабы перевоплотить химическую энергию в электричество.Потому, что графен, толстая атомом форма углерода, не конечно железный, исследователи были запутаны его каталитической деятельностью, в то время, когда употребляется в качестве катода.
Удивление не больше, сообщили химик Райса Джеймс его члены и Тур команды, каковые поняли, что количества следа марганцевого загрязнения от предшественников графита либо реагентов прячутся в графеновой решетке. При верных условиях те железные биты активируют ОРР. Тур заявил, что они кроме этого снабжают познание, как смогут быть улучшены ультратонкие катализаторы как графен.Изучение появляется в издании Carbon.
Потому, что контраст между атомами марганца и углерода такая небольшой, атомы следа загрязнителей не смогут быть увидены с классическими способами чёрта как Спектроскопия фотоэлектрона и дифракция рентгена рентгена (XPS).«Лаборатории сказали о графеновых катализаторах ‘без металла’, и доказательства, каковые они собрали, имели возможность легко интерпретироваться, дабы продемонстрировать это», сообщил Тур. «В действительности инструменты, каковые они применяли легко, не были достаточно чувствительны, дабы продемонстрировать атомы марганца».Более чувствительный инструмент, индуктивно соединенная плазменная весов-спектрометрия (ICP-MS), светло видел нарушителей среди образцов, сделанных лабораторией Райса.Лакируемые азотом графеновые испытательные образцы были уменьшены от графеновой окиси и после этого вымыты от кислоты между одним и шестью разами.
С каждым мытьем просмотр ICP-MS продемонстрировал меньше атомов марганца и нашёл, ни один в графеновых примерах не вымылся шесть раз. Пятым мытьем каталитическая деятельность всецело поменяла и продемонстрировала, что бывшая деятельность случилась из-за тех остаточных железных атомов.Лаборатория сказала, что никакие атомы марганца не наблюдались ни в одном из тех же самых образцов, применяя простые аналитические инструменты, включая XPS либо микроскопию электрона передачи.Исследователи характеризовали деятельность ОРРА образцов и нашли, что два раза вымытый графен азота был самым действенным.
Эти образцы имели тенденцию включать единственные атомы марганца в графеновую структуру, которая облегчила полное сокращение кислорода при помощи процесса с четырьмя электронами, в котором четыре электрона переданы атомам кислорода, в большинстве случаев от водорода.«В ходе с четырьмя электронами кислород уменьшен до воды либо гидроокиси», сообщил аспирант Райса Рукуэн Е, ведущий создатель газеты. «Но пероксид организован в ходе с двумя электронами, что ведет к более низкой ограниченной распространением плотности тока и создаёт страшные реактивные кислородные разновидности».
Вы заявили, что без металла, ОРР в графене значительно менее действен.Тур заявил, что результаты должны привести к расследованию роли металлов следа в других материалах, каковые, как думают, были без металла.«Катализаторы единственного атома смогут скрыться среди графена, и их деятельность глубока», сообщил он. «Так, что время от времени приписывалось графену, был вправду единственный металл, похороненный в графеновую поверхность.
Графен оптимален самостоятельно, но в этих обстоятельствах, это делалось смотреться значительно лучше этими единственными зайцами железного атома».Соавторы – аспиранты Лукинг Ван и Йилун Ли и Борис Якобсон, доктор наук Карла Ф. Хасзелмана Материаловедения и NanoEngineering и учителя химии; Рубен Мендос-Крус Техасского университета и Риса в Сан-Антонио; Мигель Хосе Якэмен из Техасского университета в Сан-Антонио; и Цзюньцай Дун, Пэн-Фэй и Дунлян Чэнь из китайской Академии наук, Пекин.
Изучение было поддержано Офисом ВВС Научного изучения, Офисом Военно-морского Изучения, Национальным Центром Ресурсов Изучения, Партнерствами национального научного фонда для Образования и Исследования в Материалах, Национальном Университете Национальных Университетов Здоровья медицинских и медицинских Различий Меньшинства, Фонде и Естествознания Национальном Фонде Китая Цзяньлинь Се Университета Высокой Энергетики, китайской Академии наук.