A decomposição eletrocatalítica da água para o hidrogênio é uma maneira importante de reduzir a poluição ambiental e alcançar energia renovável. O desenvolvimento de catalisadores eficientes e estáveis para a produção de hidrogênio tem um importante valor científico e uma importância prática. Materiais de grafeno devido à sua grande área de superfície, boa condutividade As vantagens da estabilidade, etc., são amplamente utilizadas na decomposição eletrocatalítica da água ao hidrogênio. No entanto, os materiais de grafeno são usados apenas como transportadores de catalisadores. A capacidade de evolução do hidrogênio é melhorada pelo uso de carga de co-catalisador ou doping de heteroátomo. O próprio grafeno como catalisador para alcançar a evolução do eletrocatálise no hidrogênio dos relatórios relevantes está faltando relativamente.
Pesquisadores do Laboratório Clássico do Instituto de Sólidos Orgânicos do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências dedicaram-se há muito tempo à deposição química de vapor e à corrosão do grafeno e prepararam uma variedade de grafenos com diferentes camadas, estruturas, dimensões e morfologias. Materiais, controle efetivo de várias propriedades do grafeno. Recentemente, o grupo de pesquisa e o Instituto Clínico de Conversão Fotoinmica e Materiais Funcionais, Instituto de Física e Química, Academia Chinesa de Ciências, Grupo Wu Xiaozhu, Professor Associado, Laboratório Clínico do Estado da Tribologia, Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Tsinghua Tianbao cooperou para preparar diretamente materiais de grafeno tridimensionais sem catalisador de metal e sem modelo, além de regulamentar a morfologia do grafeno.
O grafeno tridimensional obtido neste estudo consiste em uma rede de nanofios de sílica revestida com grafeno vertical de alta densidade, na qual a rede de nanofios de óxido de silício é preparada in situ em um substrato de silício por deposição de vapor químico. Os locais de fronteira de alta densidade em grafeno plano bidimensional e materiais de grafeno tridimensionais podem ser utilizados como centros ativos para catalisar a adsorção e redução de hidrogênio por prótons. Esta é a primeira vez no mundo em que o material de grafeno é controlado pela sua morfologia e o não doping é realizado. Heterogênea, decomposição eletrocatalítica de alto desempenho da água para a evolução do hidrogênio sob a condição de cocatalizadores não suportados. As medidas eletroquímicas mostram que a tensão inicial da evolução do hidrogênio eletroquímico do material de grafeno tridimensional otimizado para a morfologia é de apenas ~ 18 mV, o que é muito próximo do Pt / C comercial. Estudos teóricos demonstraram que fontes de energia de excelente evolução do hidrogênio estão disponíveis nos locais de ponta de materiais de grafeno tridimensionais. Esses locais de ponta de limite de alta densidade permitem a conversão de grafeno intrínseco catalíticamente inerte para alto desempenho catalítico. O estudo foi o grafeno. A aplicação de materiais no campo da evolução do hidrogênio na água eletrólise fornece uma base teórica e prática.
Os resultados relevantes da pesquisa foram publicados em Angew. Chem. Int. Ed .. O estudo foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, pelo Ministério da Ciência e Tecnologia e pela Academia Chinesa de Ciências.
Figura 1. Rede de grafeno tridimensional com locais de fronteira de alta densidade
Figura 2. Decomposição eletrocatalítica de materiais tridimensionais da rede de grafeno
