Forskare från Tomsk Polytechnic University (TPU), tillsammans med kollegor från USA och Tyskland, har hittat ett sätt att få billiga katalysatorer från sexkantiga bornitrid eller "vit grafen". Tekniken kan användas vid tillverkning av miljövänligt vätebränsle.

Forskarna har hittat ett nytt sätt att funktionalisera ett dielektrikum, annars känd som vit grafen, dvs hexagonal bornitrid (hBN), utan att förstöra den eller ändra dess egenskaper. Tack vare den nya metoden, forskarna syntetiserade en polymer nanomatta med stark kovalent bindning på proverna.

Prof Raul Rodriguez från TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences förklarar:

"För första gången, vi har lyckats kovalent funktionalisera hexagonal bornitrid utan starka kemiska kompositioner och införandet av nya defekter i materialet. Faktiskt, tidigare metoder hade resulterat i ett annat material med förändrade egenskaper, dvs hydrolyserad bornitrid. I vår tur, vi använde nanodefekter som finns i materialet utan att öka deras antal, och miljövänlig fotopolymerisering. "

Ett av de lovande alternativen för att använda det nya materialet, enligt forskare, är katalysatorer för att klyva vatten i väte och syre. Med detta i åtanke, polymermattor fungerade som bärare av aktiva ämnen, dvs matriser. Nickelnanopartiklar integrerades i matrisen. Erhållna katalysatorer användes för elektrokatalys. Studier visade att de framgångsrikt kunde användas som ett alternativ till dyr platina eller guld.

"En av de viktiga utmaningarna vid katalys är att tvinga utgångsmaterialet att nå katalysatorns aktiva centrum." Polymermattor bildar en 3D -struktur som hjälper till att öka kontaktytan mellan katalysatorns aktiva centra med vatten och gör väteavhämtning mer effektiv. Det är mycket lovande för produktion av miljövänligt vätebränsle, säger forskaren.

Bornitrid är en binär förening av bor och kväve, medan sexkantig bornitrid eller vit grafen är ett vitt talkliknande pulver med en sexkantig, grafenliknande gitter. Det är resistent mot höga temperaturer och kemiska ämnen, giftfri, har en mycket låg friktionskoefficient, och fungerar både som ett perfekt dielektrikum och som en bra värmeledare. Bor-nitridmaterial används ofta i reaktionerna av industriell organisk syntes, i sprickbildning av olja, för tillverkning av produkter med högtemperaturteknik, produktion av halvledare, medel för att släcka bränder, och så vidare.

Tidigare, ett antal studier ägnades åt funktionalisering av hexagonal bornitrid. Vanligtvis, denna process använder starka kemiska oxidanter som inte bara förstör materialet utan också väsentligt förändrar dess egenskaper. Metoden, som TPU -forskare och deras utländska kollegor använder, låter dem undvika detta.

"Studier har visat att vi fått homogena och hållbara polymermattor som kan avlägsnas från stödsubstratet och användas separat. Vad mer, detta är en ganska universell teknik eftersom vi för funktionalisering använde olika monomerer som gör det möjligt att erhålla material med egenskaper som är optimala för användning i olika enheter, säger prof Raul Rodriguez.