Гуано усиливает электрокаталитический эффект

Электрохимия и электрокатализ слоистых материалов

Лу Ван (Lu Wang), Университет Торонто (University of Toronto), Канада, Зденек Софер (Zdenek Sofer), Университет химии и технологии (University of Chemistry and Technology), Прага, Чешская Республика, Мартин Пумера (Martin Pumera), Китайский медицинский университет, Тайвань, опубликовали статью "Будет ли какая-нибудь хрень, которую мы вводим в графен, усиливать его электрокаталитический эффект?" (Will Any Crap We Put into Graphene Increase Its Electrocatalytic Effect?), журнал Американского Химического Общества ACS Nano Publication, Январь 14, 2020.

Нанотехнология имеет большие перспективы, но на сегодняшний день большинство разработанных технологий были в основном статичными. Что, если наноустройства могут перейти в новую парадигму, где автономные устройства могут собирать энергию и информацию из своего окружения, перемещаться по окружающей среде и активно искать конкретные клетки или химические виды? Разработка таких независимых, мобильных и интеллектуальных нанороботов является целью нового исследовательского центра в Университете химии и технологии в Праге, Чешская Республика, под руководством Мартина Пумера.

В настоящее время специалисты сосредоточены на электрохимии и электрокатализе слоистых материалов, 3D-печати, токсичности наноматериалов, доставке лекарств, автономных нанороботах. Основополагающая общая черта между темами - это связь структуры со свойствами.

В качестве электрокатализатора для различных реакций может быть использован легированный графен. В большинстве случаев каталитическая активность графена улучшается при использовании разнообразных элементов. Легирование графена несколькими элементами также обычно улучшает его электрокаталитические свойства.

Мартин Пумера и его коллеги сделали еще один шаг вперед, пытаясь понять, можно ли в значительной степени улучшить каталитические свойства графена. Команда использовала куриное гуано (частично разложившийся естественным образом помет) в качестве легирующей добавки. Этот материал дешев и содержит несколько важных элементов, которые ранее использовались для легирования графена, например, азот, серу и фосфор. Команда синтезировала оксид графита, используя метод Гофмана/Хаммерса, и смешала его с сухим гуано. Затем смесь подвергали термическому расслоению с получением желаемого композита графен/гуано.

Исследователи обнаружили, что графены, полученные в присутствии гуано, оказались легированы различными элементами, в основном N, S и P. Все образцы графена имеют улучшенные электрокаталитические свойства для реакции восстановления кислорода (ORR) и реакции выделения водорода (HER) по сравнению с контрольными образцами, приготовленными без гуано. По мнению команды, эта работа показывает, что сложные многоэлементные процедуры легирования графена оказываются ненужными, когда такая простая и недорогая обработка обеспечивает высокопроизводительные электрокатализаторы.

Как выяснилось, легирование графена птичьим пометом дает больше электрокаталитических материалов, чем многие сложные многоэлементные процедуры легирования. Мы не видим никакого оправдания таким усилиям, - заявляют химики. Данная модификация также улучшает свойства вещества. Сможет ли человечество начать войну за ценное куриное гуано? Вот в чем вопрос.

Комментарий:

Шнобелевская премия 2023 в области здравоохранения

Умный туалет работает автономно. Использует датчики давления/движения, анализирует мочу пользователя, рассчитывает скорость потока и объем мочи, классифицирует стул, в соответствии с Бристольской шкалой форм стула, сравним с работой медицинского персонала
подробнее

Шнобелевская премия 2013 физика

Юрий Иваненко, получивший Шнобелевскую премию по физике, и его коллеги из лаборатории нейромоторной физиологии в Риме, экспериментировали с компенсатором гравитации и пришли к выводу, что в условиях лунного тяготения, человек может не проваливаться в воду
подробнее

Источник - пресса

Шнобель Процедура Пресса Анналы Архив Статьи Шнобелист