在研制燃料電池過程中，尋找廉價且高效的有機催化劑一直是相關領域研究人員努力的方向。近日，瑞典優密歐大學的物理學家揭示了研制此類催化劑的關鍵過程與機理，朝著這個方向邁出了一大步。相關研究成果日前發表于國際納米科學技術領域權威期刊《美國化學學會期刊—納米》。
隨著全球對能源和原材料的需求不斷增長，世界各地的研究人員正在努力尋找易得且廉價的材料，用以制造各種可以提供能源的器件。而基于氫和氧的燃料電池無疑是一個不錯的選擇這種電池在將化學能轉化為電能的過程中，不會對環境產生任何危害，因為其副產品是水。
為了讓這種電池的轉化效率更高，人們在其電極中添加了多種催化劑。但是，傳統的催化劑主要由鉑、釕等稀有貴金屬組成，不僅價格不菲，而且難以制造。
為此，科研人員努力尋找更加價廉、易得的催化劑。
3年前，《科學》雜志曾報道一項引起學界轟動的研究成果：基于氮摻雜碳納米管的全有機催化劑具有與含鉑催化劑同樣的催化效率。
此后，不斷有研究者對其進行研究。科學家發現，碳納米管中的缺陷可以影響催化效率。
據了解，理想狀態的碳納米管全部由碳原子組成，但實際上，碳納米管許多地方都會出現碳原子缺失或被替代的現象，也就是“缺陷”。
“在深入研究"缺陷"的機理之后，我們故意制造了碳原子被氮原子替代的缺陷。研究顯示，這種缺陷可以提高電子密度，進而達到我們所需的催化效率。”該校物理系副教授Thomas Wagberg說。
他還介紹說，實驗表明，具有氮原子缺陷的碳納米管的催化效率要遠高于具有其他原子缺陷的碳納米管材料，并且通過簡單的加熱手段可以將低效氮原子缺陷轉化為高效氮原子缺陷。
此外，這種材料還具有催化其他反應的潛力，“例如，將水分解為氫氣和氧氣，也就是說，這種催化劑可以催化人們所稱的"人造光合作用".”Thomas Wagberg說。
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