萊斯大學納米催化劑取突破

據外國媒體報道：據ju賴lai斯si大da學xue的de研yan究jiu人ren員yuan介jie紹shao，氮dan摻chan雜za的de碳tan納na米mi管guan或huo改gai性xing的de石shi墨mo烯xi納na米mi帶dai可ke能neng可ke以yi加jia強qiang鉑bo的de氧yang還hai原yuan催cui化hua性xing能neng，這zhe一yi反fan應ying是shi燃ran料liao電dian池chi將jiang化hua學xue能neng轉zhuan化hua為wei電dian的de關guan鍵jian反fan應ying。

這(zhe)些(xie)發(fa)現(xian)來(lai)自(zi)賴(lai)斯(si)科(ke)學(xue)家(jia)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)模(mo)擬(ni)
，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)針(zhen)對(dui)改(gai)善(shan)碳(tan)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)陰(yin)極(ji)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)了(le)模(mo)擬(ni)仿(fang)真(zhen)。他(ta)們(men)的(de)研(yan)究(jiu)揭(jie)示(shi)了(le)摻(chan)雜(za)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)催(cui)化(hua)氧(yang)還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)（ORR）的原子級機製。這項研究發表在英國皇家化學學會雜誌Nanoscale上。

理論物理學家鮑裏斯·雅各布森（Boris Yakobson）和他的同事們致力於尋找一種方法來加速燃料電池的ORR。ORR反應的概念在19世紀被提出，但直到20世紀後期才被廣泛使用。從那以後，ORR反應的應用遍及從汽車，公共汽車到航天器等多種交通運輸工具內。

萊斯大學的研究人員，包括主要作者
、萊斯大學前博士後
、副研究員Xiaolong Zou和研究生Luqing Wang通過計算機模擬的方式探究了氮和/或硼改性的石墨烯納米帶和碳納米管作為鉑催化劑的代替品的改進方式。

moxingxianshi
，juyouxiangduigaonongdudandejiaobotannamiguanjiangbiaoxianzuihao

，yinweiyangyuanzirongyijianhedaolidanzuijindetanyuanzi。yanjiurenyuanfaxian

，youyunamiguandequlv，namiguanyunamidaixiangbijuyouyoushi：碳納米管扭曲了其周圍的化學鍵，並使結合更容易。

但dan是shi問wen題ti在zai於yu
，催cui化hua劑ji的de活huo性xing不bu能neng太tai強qiang也ye不bu能neng太tai弱ruo，因yin為wei它ta不bu能neng被bei氧yang化hua。研yan究jiu人ren員yuan認ren為wei，納na米mi管guan的de曲qu線xian提ti供gong了le一yi種zhong調tiao整zheng納na米mi管guan結jie合he能neng的de方fang法fa，他ta們men確que定ding半ban徑jing在zai7到10埃之間的“超薄”納米管在穩定性和活性方麵都有一定的優點。（埃是一米的十億分之一;相比之下，一個典型的原子直徑約為1埃）

他(ta)們(men)還(hai)展(zhan)示(shi)了(le)用(yong)氮(dan)和(he)硼(peng)共(gong)摻(chan)雜(za)石(shi)墨(mo)烯(xi)納(na)米(mi)帶(dai)，這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)增(zeng)強(qiang)了(le)鋸(ju)齒(chi)形(xing)邊(bian)緣(yuan)帶(dai)的(de)吸(xi)氧(yang)能(neng)力(li)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，氧(yang)會(hui)獲(huo)得(de)兩(liang)次(ci)形(xing)成(cheng)化(hua)學(xue)鍵(jian)的(de)機(ji)會(hui)。首(shou)先(xian)，它(ta)們(men)直(zhi)接(jie)連(lian)接(jie)到(dao)帶(dai)正(zheng)電(dian)的(de)硼(peng)摻(chan)雜(za)位(wei)置(zhi)。其(qi)次(ci)

，它(ta)們(men)被(bei)高(gao)自(zi)旋(xuan)電(dian)荷(he)的(de)碳(tan)原(yuan)子(zi)所(suo)吸(xi)引(yin)，它(ta)與(yu)氧(yang)原(yuan)子(zi)的(de)自(zi)旋(xuan)極(ji)化(hua)電(dian)子(zi)軌(gui)道(dao)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)。盡(jin)管(guan)旋(xuan)轉(zhuan)效(xiao)應(ying)增(zeng)強(qiang)了(le)吸(xi)附(fu)，但(dan)結(jie)合(he)能(neng)仍(reng)然(ran)很(hen)弱(ruo)
，同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)了(le)良(liang)好(hao)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)的(de)平(ping)衡(heng)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)表(biao)示(shi)，相(xiang)同(tong)的(de)催(cui)化(hua)原(yuan)理(li)是(shi)成(cheng)立(li)的(de)，但(dan)是(shi)對(dui)於(yu)具(ju)有(you)扶(fu)手(shou)椅(yi)邊(bian)緣(yuan)的(de)納(na)米(mi)帶(dai)來(lai)說(shuo)影(ying)響(xiang)較(jiao)小(xiao)。