东北大学 使用化学气相沉积法将碳原子沉积在基底上
衬底上的氧化硅纳米粒子确保了孔的形成
添加氮和磷原子
最终形成了单层掺杂多孔石墨烯催化剂
学分:A
熊谷 一个国际研究小组已经提高了石墨烯催化析氢反应的能力，这种反应是通过电流通过水来释放氢的
他们设计了一种数学预测的石墨烯电催化剂，并使用高分辨率电化学显微镜和计算模型证实了其性能
该发现发表在《高级科学》杂志上
东北大学高级材料研究所(AIMR)的谷谷明子、大阪大学的大藤Tatsuhiko、筑波大学的伊藤良和以及日本和德国的同事发现，在石墨烯孔的明确边缘周围添加氮和磷掺杂剂增强了其电催化析氢反应的能力
石墨烯基催化剂相对于金属基催化剂的优势在于它们是稳定和可控的，使得它们适用于燃料电池、能量存储和转换装置以及水电解
通过对它们的结构同时进行多次改变，可以改善它们的性能
但是科学家需要能够在纳米尺度上看到这些变化，以便理解它们如何共同促进催化作用
Kumatani和他的同事使用最近开发的扫描电化学电池显微镜(SECCM)对电解过程中电流通过水时发生的电化学反应进行直接的亚微米级观察
这也使他们能够分析石墨烯电催化剂的结构变化如何影响他们的电化学活性
这种类型的观察不可能使用传统的方法
边缘区域光学成像和拉曼映射
学分:A
熊谷 该团队合成了一种由石墨烯薄片制成的电催化剂，石墨烯薄片上布满了数学预测的孔洞，边缘清晰
空穴周围的边缘增加了可用于发生化学反应的活性位点的数量
他们通过在孔边缘添加氮和磷原子来掺杂石墨烯片
石墨烯基电催化剂随后被用于增强电解过程中氢的释放
利用SECCM，研究小组发现他们的石墨烯电催化剂显著改善了电流的形成，以响应电解过程中的能量释放
他们的计算表明，添加氮和磷掺杂剂增强了原子周围空穴边缘正负电荷的对比，增强了它们传输电流的能力
氮和磷掺杂的多孔石墨烯电催化剂比仅掺杂两种化学元素中一种的电催化剂效果更好
“这些发现通过电化学活动的局部可视化，为石墨烯基电催化剂中石墨烯边缘结构的原子级工程铺平了道路，”研究人员总结道
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