納米波紋讓石墨烯高效分解氫氣，效率比現有最佳催化劑高100倍 世界時訊

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石墨烯片中納米波紋（以黃色顯示）。圖片來源：英國《新科學家》雜志網站

科技日報記者 劉霞

英國科學家的一項最新研究發現，石墨烯表面擁有奇特的納米波紋，這使其能以比同等質量的現有最佳催化劑高100倍的效率分解氫氣，有望實現更高性能的氫燃料電池，并提高很多工業過程的效率。相關研究刊發于最新一期《美國國家科學院院刊》。

在最新研究中，“石墨烯之父”、曼徹斯特大學的安德烈·海姆及其同事發現，盡管石墨烯也擁有很強的碳鍵，但它具有令人難以置信的化學反應活性，這是因為其表面并非完全平滑，而是擁有名為“納米波紋”的小起伏，這使它能更有效地分解氫氣。

為證明這一點，研究人員制造出了瑕疵盡可能少的石墨烯，以排除來自其他特征的化學活性，并將一片石墨烯拉伸于裝滿氫分子的微觀容器頂部。當石墨烯將氫分裂成單個氫原子時，氫原子會在容器內堆積，增加壓力，導致石墨烯膨脹。研究人員測量了隆起的體積，以計算石墨烯的催化能力。結果發現，每克石墨烯分解氫氣的能力至少是目前最好催化劑的100倍，而且，只有納米波紋的表面顯示出分裂氫的證據。

海姆指出，理想的二維材料是漂亮、扁平的形狀，但波紋正在帶來一種新的特性。劍橋大學的安德里亞·費拉里也表示，雖然之前有跡象表明，完美平坦的石墨烯可能是一種很好的催化劑，但最新研究證實，納米波紋是造成其具有催化能力的原因。

諾丁漢大學的安德烈·赫洛比斯托夫認為，大多數工業化學反應都由催化劑驅動，如果能生產出基于純碳（如石墨烯）的催化劑，那么可能會改變許多工業過程。石墨烯也可能比目前的催化劑更具可持續性，因為現有催化劑通常是稀有金屬。不過他也表示，目前生產實驗中使用的純石墨烯的成本也非常高。

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