Ученые решили доказать абсурдность непрекращающихся попыток улучшить электрохимические свойства графена путем добавления к нему новых элементов. Для этого они решили создать допированный куриным пометом графен, который действительно оказался лучше чистого вещества по электрокаталитическим свойствам, говорится в статье в журнале ACS Nano.

Графен — это одна из аллотропных модификаций углерода, которая представляет собой плоские листы толщиной в один атом, состоящие из шестиугольных ячеек. Графен обладает рядом уникальных механических, химических и электронных свойств, что делает его интересным материалом для многих применений как в науке, так и в технологиях.

В контексте электрохимии, то есть раздела науки, занимающегося изучением связанных с протеканием электрического тока химических реакций, графен быстро стал считаться интересным катализатором. Однако в последние годы появилась масса работ, в которых его свойства удается улучшить благодаря добавлению новых элементов. Более того, тип привносимого элемента, кажется, не имеет никакого значения — лишь в отдельных немногочисленных работах о боре и сере каталитические свойства были подавлены.

Химики из Чехии и Канады под руководством Мартина Пумеры (Martin Pumera) из Брненского технического университета решили доказать бессмысленность и абсурдность этого направления, добавив к графену куриное гуано — частично разложившийся естественным образом помет. Оказалось, что такая модификация также улучшает свойства вещества.

Гуано известно благодаря высокому содержанию ряда элементов (азот, фосфор, сера, хлор и другие), которые ранее химики уже пробовали присоединять к графену в попытках улучшить его свойства. Также гуано представляет собой экологически чистый и дешевый материал, из-за чего используется в качестве удобрения.

Авторы создавали оксид графита двумя способами (методами Хаммерса и Хоффмана), после чего смешивали их с сухим гуано, а затем подвергали процессу теплового отслаивания для получения нужного композита. Детальное исследование образцов показало, что в результате получился графен с добавлением множества других элементов, в первую очередь азота, серы и фосфора.

Электрокаталитическая активность полученного вещества оценивалась в реакциях с получением водорода и восстановления кислорода. Оказалось, что использование в качестве электрода улучшенного гуано графена более эффективно, чем применение чистого углерода или полученного аналогичным методом графена, но не обработанного гуано.