莱斯大学化学家开发了一种独特形式的石墨烯，他们发现了一种嵌入金属纳米颗粒的方法，可以将这种材料变成燃料电池和其他应用的有用催化剂。

激光诱导石墨烯是由莱斯大学实验室的化学家詹姆斯·图尔(James Tour)去年发明的，它是一种柔性薄膜，表面是多孔石墨烯，由一种名为聚酰亚胺的普通塑料暴露在商业激光切割光束下制成。研究人员现在已经找到了一种用活性金属增强产品的方法。

这项研究发表在本月的美国化学学会杂志上ACS Nano．

随着这一发现，研究人员称之为“金属氧化物激光诱导石墨烯”(MO-LIG)的材料成为了一种新的候选材料，可以取代昂贵的金属，如铂，在催化燃料电池应用中，氧气和氢气转化为水和电。

图尔说:“这个过程的奇妙之处在于，我们可以使用商业聚合物，添加简单廉价的金属盐。”“然后，我们将它们置于商用激光刻划器中，生成嵌入石墨烯的金属纳米颗粒。所以大部分化学反应都是由激光完成的，激光在室温下在室外产生石墨烯。

“这些复合材料的金属含量不到1%，可以作为燃料电池应用的‘超级催化剂’。其他方法需要更多步骤，而且需要昂贵的金属和碳前体。”

最初，研究人员用商用聚酰亚胺片制作了激光诱导石墨烯。后来，他们在液态聚酰亚胺中注入硼，产生了激光诱导的石墨烯，其存储电荷的能力大大提高，这使其成为一种有效的超级电容器。

在最新的迭代中，他们将液体与三种含有钴、铁或钼金属盐的浓度中的一种混合。在将每种混合物冷凝成薄膜后，他们用红外激光对其进行处理，然后在750摄氏度的氩气中加热半小时。

这一过程产生了坚固的MO-LIGs，金属的10纳米颗粒均匀地分布在石墨烯中。测试表明，它们能够催化氧还原，这是燃料电池中必不可少的化学反应。图尔说，在材料中进一步掺杂硫，可以进行析氢，这是另一种将水转化为氢的催化过程。

“值得注意的是，用硫简单处理石墨烯钼氧化物，将金属氧化物转化为金属硫化物，提供了一种析氢反应催化剂，强调了这种方法的广泛用途，”他说。

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