石墨烯片中納米波紋(以黃色顯示)。圖片來源：英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站
英國科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯表面擁有奇特的納米波紋，這使其能以比同等質(zhì)量的現(xiàn)有最佳催化劑高100倍的效率分解氫氣，有望實(shí)現(xiàn)更高性能的氫燃料電池，并提高很多工業(yè)過程的效率。相關(guān)研究刊發(fā)于最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》。
在最新研究中，“石墨烯之父”、曼徹斯特大學(xué)的安德烈·海姆及其同事發(fā)現(xiàn)，盡管石墨烯也擁有很強(qiáng)的碳鍵，但它具有令人難以置信的化學(xué)反應(yīng)活性，這是因?yàn)槠浔砻娌⒎峭耆交菗碛忻麨?ldquo;納米波紋”的小起伏，這使它能更有效地分解氫氣。
為證明這一點(diǎn)，研究人員制造出了瑕疵盡可能少的石墨烯，以排除來自其他特征的化學(xué)活性，并將一片石墨烯拉伸于裝滿氫分子的微觀容器頂部。當(dāng)石墨烯將氫分裂成單個(gè)氫原子時(shí)，氫原子會在容器內(nèi)堆積，增加壓力，導(dǎo)致石墨烯膨脹。研究人員測量了隆起的體積，以計(jì)算石墨烯的催化能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每克石墨烯分解氫氣的能力至少是目前最好催化劑的100倍，而且，只有納米波紋的表面顯示出分裂氫的證據(jù)。
海姆指出，理想的二維材料是漂亮、扁平的形狀，但波紋正在帶來一種新的特性。劍橋大學(xué)的安德里亞·費(fèi)拉里也表示，雖然之前有跡象表明，完美平坦的石墨烯可能是一種很好的催化劑，但最新研究證實(shí)，納米波紋是造成其具有催化能力的原因。
諾丁漢大學(xué)的安德烈·赫洛比斯托夫認(rèn)為，大多數(shù)工業(yè)化學(xué)反應(yīng)都由催化劑驅(qū)動(dòng)，如果能生產(chǎn)出基于純碳(如石墨烯)的催化劑，那么可能會改變許多工業(yè)過程。石墨烯也可能比目前的催化劑更具可持續(xù)性，因?yàn)楝F(xiàn)有催化劑通常是稀有金屬。不過他也表示，目前生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中使用的純石墨烯的成本也非常高。
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