Новости науки
Дефектный графен ускорил электрохимические реакции
Информационное агентство России ТАСС (г. Москва), 29.04.2020
Дата публикации: 30.04.2020
Отдельные типы дефектов ускоряли подобные реакции аж на порядок.
Российские исследователи обнаружили, что графен с большим числом дефектов можно использовать в качестве очень эффективного катализатора электрохимических реакций. Об этом пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на статью в научном журнале Electrochimica Acta.
«Мы полагаем, что открытые нами эффекты могут быть полезны для применения в электрохимических сенсорах, а развиваемый нами теоретический аппарат – для направленного химического дизайна новых материалов для электрохимических приложений», — прокомментировал один из авторов работы, доцент МФТИ Сергей Кисленко.
Графен – это материал толщиной в один атом углерода. Его компоненты соединены между собой химическими связями, которые по своей структуре напоминают строение пчелиных сот. За получение и изучение первых образцов графена выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили Нобелевскую премию по физике 2010 года.
Последующие эксперименты показали, что у графена есть не только ряд уникальных полезных свойств, которых нет у других форм углерода, но и некоторые характеристики, которые мешают применять его на практике. В частности, физики обнаружили, что графен очень тяжело превратить в полноценный полупроводник, так как у него нет так называемой запрещенной зоны.
НОВОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ГРАФЕНА
Поэтому физики уже много лет пытаются улучшить свойства графена, внося в его структуру различные дефекты и заполняя их атомами других элементов, которые могут поменять электрические свойства этого материала. Кисленко и его коллеги всесторонне изучили то, как появление разного рода примесей и дефектов влияет на электрохимические характеристики графена.
В частности, ученые просчитали то, как появление «дырок» в структуре графена или замена атома углерода на атом азота влияли на вероятность того, что электрон покинет графен и окажется в покрывающем его растворе.
Их расчеты показали, что дефекты сильно влияли на этот процесс, благодаря чему их можно использовать для того, чтобы управлять скоростью и характером течения различных электрохимических реакций, ход которых ускоряют с помощью внешнего источника тока. В этом отношении наиболее интересными оказались одиночные дыры в решетке из атомов углерода, которые ускоряли некоторые типы подобных реакций на порядок.
Как надеются ученые, их расчеты помогут экспериментаторам создать первые эффективные катализаторы на базе графена, которые смогут потеснить платину и другие традиционные материалы, применяемые в электрохимии.
Источник: ТАСС
Фото: Михаил Почуев / ТАСС
