Исследователи из университета Райса обнаружили, что графен с добавлением наночастиц металла приобретает свойства металлов, и даже может работать как заменитель платины в качестве катализатора химических процессов.

Платина – основной катализатор, использующийся в топливных ячейках, которые превращают кислород и водород в электричество, выделяя воду. Проблема с ней только одна – её дороговизна. Стоимость платины не намного меньше стоимости золота.

Исследователи ещё в прошлом году обнаружили, что облучая полиимидовую плёнку из инфракрасного углекислотного лазера, можно получить пористый графен на полимерной подложке. Полученный материал они назвали laser-induced graphene (графен, полученный при помощи лазера), или LIG.

Схема работы

Впоследствии они смогли, обогатив полимерную плёнку бором, значительно увеличить электрическую ёмкость получаемого графена.

Наконец, они придумали смешать полимер с металлическими солями, используя кобальт, железо или молибден. После обработки такой плёнки в течение получаса лазером при температуре в 750 градусов Цельсия, они получили LIG с равномерно распределёнными по его площади металлическими частицами размера около 10 нм. Результирующий материал содержит около 1% металла.

Графен с металлическими вкраплениями

«Красота процесса в том, что мы берём обычную плёнку, доступную для коммерческого применения, и добавляем недорогие металлические соли,– объясняет Джеймс Тур, химик, который впервые получил LIG в лаборатории института. – Потом мы подвергаем их действию промышленного лазера. Таким образом, большая часть химических реакций инициируется лазером, который генерирует графен на открытом воздухе и при комнатной температуре».

Полученный материал получается прекрасным катализатором для окислительно-восстановительных реакций, а добавление в плёнку серы позволяет использовать материал для получения водорода из воды. Эти реакции – ключевые для топливных ячеек.