Arızalı grafen yüksek elektrokatalitik aktiviteye sahiptir

Arızalı grafen yüksek elektrokatalitik aktiviteye sahiptir

Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü, Skoltech ve Rusya Bilimler Akademisi Yüksek Sıcaklıklar Ortak Enstitüsü'nden bilim adamları, grafen kusurlarının grafen-çözelti arayüzündeki elektron transferi üzerindeki etkilerini teorik olarak incelediler. Onların hesaplamaları, kusurların yük aktarım hızını bir büyüklükte artırabildiğini göstermektedir. Ayrıca, kusur tipini değiştirerek, çözeltideki belirli bir reaktif sınıfına elektron transferini seçici olarak katalize etmek mümkündür. Bu, verimli elektrokimyasal sensörler ve elektrokatalizörler oluşturmak için çok yararlı olabilir. Bulgular Electrochimica Acta'da yayınlandı.

Karbon elektrokimyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Grafenden yapılmış yeni bir karbon bazlı elektrot türü biyosensörler, fotovoltaikler ve elektrokimyasal hücreler için büyük bir potansiyele sahiptir. Örneğin, kimyasal olarak modifiye edilmiş grafen, yakıt hücrelerinde ve metal-hava pillerinde platin veya iridyum katalizörlerinin ucuz ve etkili bir analogu olarak kullanılabilir.

Grafenin elektrokimyasal özellikleri, kimyasal yapısına ve redoks işlemlerinin kinetiği üzerinde önemli bir etkiye sahip olan elektronik özelliklere bağlıdır. Grafen yüzeyi üzerindeki heterojen elektron transferinin kinetiklerini incelemeye olan ilgi son zamanlarda, boşluklar, grafen kenarları, safsızlık heteroatomları ve oksijen içeren fonksiyonel gruplar gibi yapısal kusurlarda transferin hızlandırılması olasılığını gösteren yeni deneysel verilerle uyarılmıştır.

Üç Rus bilim adamı tarafından ortak yazılan yakın tarihli bir makalede, grafen yüzeyinde çeşitli kusurlarla elektron transferinin kinetiği üzerine teorik bir çalışma sunulmaktadır: tek ve çift boş pozisyonlar, Taş-Galler kusuru, azot katışkıları ve epoksi ve hidroksil grupları. Tüm bu değişiklikler transfer oranı sabitini önemli ölçüde etkiledi. En belirgin etki tek bir boşlukla ilişkilidir: Aktarım hızının, hatasız grafene göre bir büyüklük sırası ile büyümesi öngörülmüştür. Bu artış sadece standart hidrojen elektrotuna göre potential0.2 volt ila 0.3 volt standart potansiyele sahip redoks süreçleri için gözlenmelidir. Hesaplamalar ayrıca grafen tabakasının düşük kuantum kapasitansı nedeniyle, elektron transfer kinetiğinin iki tabakanın kapasitansı değiştirilerek kontrol edilebildiğini gösterdi.

"Hesaplamalarımızda, heterojen elektron transferinin kinetiği ile kusurların neden olduğu grafenin elektronik özelliklerindeki değişiklikler arasında bir ilişki kurmaya çalıştık. Kusurlu bir grafen tabakasına kusurların sokulmasının yoğunlukta bir artışa yol açabileceği ortaya çıktı. seviyesine yakın elektronik durumların belirlenmesi ve elektron transferini katalize etmesi, "diyor MIPT.

"Ayrıca, kusur türüne bağlı olarak, çeşitli enerji bölgelerindeki elektronik durumların yoğunluğunu farklı şekillerde etkiler. Bu, seçici elektrokimyasal kataliz uygulama olasılığını düşündürmektedir. Bu etkilerin elektrokimyasal sensör uygulamaları için yararlı olabileceğine inanıyoruz. geliştirdiğimiz teorik cihaz, elektrokimyasal uygulamalar için yeni malzemelerin hedeflenmiş kimyasal tasarımı için kullanılabilir "diye ekledi.