萊斯大學納米催化劑取突破

據外國媒體報道：julaisidaxuedeyanjiurenyuanjieshao
，danchanzadetannamiguanhuogaixingdeshimoxinamidaikenengkeyijiaqiangbodeyanghaiyuancuihuaxingneng，zheyifanyingshiranliaodianchijianghuaxuenengzhuanhuaweidiandeguanjianfanying。

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。

模mo型xing顯xian示shi，具ju有you相xiang對dui高gao濃nong度du氮dan的de較jiao薄bo碳tan納na米mi管guan將jiang表biao現xian最zui好hao
，因yin為wei氧yang原yuan子zi容rong易yi鍵jian合he到dao離li氮dan最zui近jin的de碳tan原yuan子zi。研yan究jiu人ren員yuan發fa現xian
，由you於yu納na米mi管guan的de曲qu率lv，納na米mi管guan與yu納na米mi帶dai相xiang比bi具ju有you優you勢shi：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。