Hybrydowe nanomateriały włosią o potencjale

Niezwykłe właściwości nanorurek węglowych cz.2(2) Akademicka Telewizja Naukowa ATVN (Lipiec 2019).

Anonim

Łącząc wiele nanomateriałów w jedną strukturę, naukowcy mogą tworzyć materiały hybrydowe, które zawierają najlepsze właściwości każdego składnika i przewyższają każdą pojedynczą substancję. W firmie KAUST opracowano kontrolowany sposób wytwarzania trój warstwowych pustych nanostruktur. Struktury hybrydowe składają się z przewodzącego rdzenia organicznego umieszczonego pomiędzy warstwami metali aktywowanych elektrokatalitycznie: ich potencjalne zastosowania sięgają od lepszych elektrod akumulatorowych do produkcji paliw odnawialnych.

Chociaż istnieje kilka metod tworzenia dwuwarstwowych materiałów, sprawienie, że trójwarstwowe struktury okazały się o wiele trudniejsze, mówi Peng Wang z Centrum Odsalania i Ponownego Wykorzystania Wody, który współtworzył bieżące badania z profesorem Yu Han, członkiem Zaawansowanych Membran i Centrum Materiałów Porowatych w KAUST. Naukowcy opracowali nowe podejście oparte na dwóch szablonach, wyjaśnia Sifei Zhuo, członek habilitowanego zespołu Wanga.

Badacze wyhodowali hybrydowy nanomateriał bezpośrednio na papierze węglowym - materze przewodzących elektrycznie włókien węglowych. Najpierw wyhodowano na powierzchni każdego z włókien węglowych najeżony las nanowodorku węglanu niklu kobaltu (NiCoHC) (zdjęcie 1). Każde małe nieorganiczne włókno było pokryte warstwą organiczną zwaną grafdiynem podstawionym wodorem (HsGDY) (zdjęcie 2).

Następny był kluczowy krok dla dwóch szablonów. Gdy zespół dodał mieszaninę chemiczną, która reaguje z wewnętrznym NiCoHC, HsGDY działał jako częściowa bariera. Niektóre jony niklu i kobaltu z wewnętrznej warstwy dyfundowały na zewnątrz, gdzie reagowały z tiomolibdenianem z otaczającego roztworu, tworząc zewnętrzną warstwę domieszką kobaltu MoS 2 (Ni, Co-MoS 2). W międzyczasie niektóre jony siarki z dodanych chemikaliów rozpraszały się do wewnątrz, reagując z pozostałym niklem i kobaltem. Powstała substancja (zdjęcie 3) miała strukturę Co 9 S 8, Ni 3 S 2 @, Co-MoS 2, w której przewodząca organiczna warstwa HsGDY jest umieszczona pomiędzy dwiema nieorganicznymi warstwami (zdjęcie 4).

Trzywarstwowy materiał wykazał dobrą skuteczność przy elektrokatalitycznym rozbijaniu cząsteczek wody w celu wytworzenia wodoru, potencjalnego paliwa odnawialnego. Naukowcy stworzyli także inne materiały trójwarstwowe, stosując podejście dual-template

"Te trójwarstwowe nanostruktury mają ogromny potencjał w zakresie konwersji i magazynowania energii" - mówi Zhuo. "Uważamy, że można go rozszerzyć, by służył jako obiecująca elektroda w wielu zastosowaniach elektrochemicznych, takich jak superkondensatory i akumulatory sodowo-litowo-jonowe, oraz do stosowania w odsalaniu wody."

menu
menu