赖斯大学研究人员称，氮掺杂的碳纳米管或改性石墨烯纳米纤维植物可以是适用于铂的适用于铂铂的替代品，这是燃料电池中的燃料电池中的关键反应。
该研究结果来自大米科学家的计算机模拟，他们开始了解如何改进燃料电池阴极的碳纳米材料。他们的研究揭示了掺杂纳米材料催化剂的原子水平机制氧还原反应（ORR）。
该研究出现在皇家化学学报中纳米级。
理论物理学家Boris Yakobson和他的稻米同事是许多人寻找加速燃料电池的燃料，这些方法在19世纪被发现，但在20日后期没有广泛使用。他们拥有动力运输模式，从汽车和公共汽车到航天器。
米饭研究人员，包括领先作者和前博士后致龙邹和研究生鲁清王，使用计算机模拟，以了解为什么石墨烯纳米波纹和碳纳米管用氮气和/或硼改性，长期以来为昂贵的铂金而替代，是如此缓慢以及如何改善。
掺杂，或化学改性，导电纳米管或纳米纤维和纳米波动改变它们的化学粘合特性。然后可以用作质子交换膜燃料电池中的阴极。简单燃料电池，阳极在氢燃料中汲取并将其分成质子和电子。虽然负电子流出作为可用电流，但是阳性质子被吸入阴极，在那里它们重新结合回返回电子和氧气以产生水。
该模型表明，具有相对高浓度的氮的较薄的碳纳米管是最佳的，因为氧原子易于最靠近氮的碳原子结合。研究人员发现，纳米管由于它们的曲率而在纳米波纹上具有优于纳米的优点，这扭曲了它们的圆周周围的化学键，并导致更容易结合。
棘手的位使催化剂既不与氧气粘合也不太强也不太弱。纳米管的曲线提供了根据研究人员调整纳米管的结合能量的方法，他确定了半径在7到10埃之间的半径的“超薄”纳米管是理想的。（Angstrom是仪表的十亿吨;相比之下，典型的原子直径约为1埃。）
他们也表现出共掺杂石墨烯纳米波兰人氮和硼增强了丝带的吸氧能力Zigzag边缘。在这种情况下，氧气找到了双键机会。首先，它们直接连接到带正电荷的硼掺杂地点。其次，它们被高旋转电荷的碳原子绘制，与之相互作用氧原子'旋转偏振电子轨道。虽然旋转效果增强吸附，但结合能量仍然弱，也达到了允许良好催化性能的平衡。
研究人员表现出相同的催化原理，但对扶手椅边缘的纳米杆效应较低。
“掺杂时纳米管子亚克波森说，展示了良好的承诺，可以在纳米布曲折边缘处实现纳米纹锯齿状边缘，其中氮气取代可以暴露已知催化活性的所谓的吡啶氮，“Yakobson表示。
“如果以泡沫状配置排列，这种材料可以接近铂的效率，”王说。“如果价格是考虑，那么它肯定会有竞争力。”
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