Прямая фиксация азота для низкозатратного преобразования энергии

Простой, недорогой и экологичный метод создания азот-легированных графеновых нанопластинок (NGnPs), которые могут использоваться в сенсибилизированных красителем солнечных элементах и топливных элементах, опубликован сегодня в журнале Scientific Reports. Работа, выполненная в Национальном институте науки и технологий Ульсана (UNIST) в Южной Корее, может стать шагом к замене традиционных платиновых (Pt) катализаторов для преобразования энергии.

Поиск экономически жизнеспособных альтернатив ископаемому топливу привлекает внимание энергетического сообщества из-за роста цен на энергию и изменения климата. Солнечные и топливные элементы рассматриваются как перспективные альтернативы, но электроды на основе платины дороги и уязвимы к воздействию окружающей среды. Фиксация азота — это процесс преобразования атмосферного азота (N₂) в аммиак (NH₃), который высвобождает атомы азота из их двухатомной формы для других применений, однако азот нелегко вступает в реакцию с другими веществами.

Команда UNIST ранее сообщала, что сухое шаровое фрезерование может эффективно производить химически модифицированные графеновые частицы в больших количествах. Данное исследование представляет новую разработку для улучшения материалов, в ходе которой был открыт новый процесс фиксации азота. Учёные сфокусировались на модификации азотом, разработав технику прямой фиксации азота и образования связи углерод-азот на повреждённых краях графитовой структуры путём шарового фрезерования графита в присутствии газообразного азота.

«Азот — самый распространённый компонент воздуха, и он представляет собой инертный двухатомный газ, в то время как графит — наиболее термодинамически стабильная форма аллотропов углерода, — сказал профессор Чон-Бом Бэк. — Формирование связи C–N непосредственно из графита и азота является чрезвычайно сложной задачей».