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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(xué)家》雜志網(wǎng)站

科技日報記者 劉霞

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

在最新研究中，“石墨烯之父”、曼徹斯特大學(xué)的安德烈·海姆及其同事發(fā)現(xiàn)，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(xué)反應(yīng)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(xué)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(dāng)石墨烯將氫分裂成單個氫原子時，氫原子會在容器內(nèi)堆積，增加壓力，導(dǎo)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(jù)。

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(xué)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(xué)的安德烈·赫洛比斯托夫認為，大多數(shù)工業(yè)化學(xué)反應(yīng)都由催化劑驅(qū)動，如果能生產(chǎn)出基于純碳（如石墨烯）的催化劑，那么可能會改變許多工業(yè)過程。石墨烯也可能比目前的催化劑更具可持續(xù)性，因為現(xiàn)有催化劑通常是稀有金屬。不過他也表示，目前生產(chǎn)實驗中使用的純石墨烯的成本也非常高。

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