От панциря краба к топливным элементам
По словам исследователям из Китая, панцирь краба может стать эргономичным и недорогим шаблоном для получения углеродных электродов высокой производительности.
Мезопористый углерод с однородными порами громадного размера и громадной площадью внутренней поверхности завлекают большой интерес благодаря возможности применения в электрохимических двуслойных конденсаторах [electrochemical double layer capacitors (EDLCs)], совокупностях для накопления водорода, разделения газов и в катализе.
Как мы знаем, что физико-химические особенности таких материалов будут определяться размером пор, каковые, со своей стороны, приобретают с применением пористых жёстких шаблонов, к примеру – цеолитов либо оксида кремния. Но, по окончании получения углеродного материала с нужным размером пор цеолитные либо кремнийоксидные шаблоны нужно вытравливать фтороводородной кислотой, что усложняет процесс и ведет к дополнительным затратам на производство пористых углеродных материалов.
Исследовательская несколько Йонг-Яо Ся (Yong-Yao Xia) из Университета Фудан показала, что панцирь краба владеет прекрасно распределенной совокупностью мироскопических пор. Эта необыкновенная структура разрешила исследователям взять углеродные нановолокна, комбинируя шаблон, созданный из жёсткой оболочки краба с существующими способами темплатного синтеза пористых структур. Ся додаёт, что биологические шаблоны дешёвы, возобновляемы, отличаются относительно низкой ценой и большей экологической безопасностью, чем шаблонные неестественные.
Обжиг крабового панциря на воздухе ведет к образованию пористого шаблона, состоящего в основном из карбоната кальция. Добавка к совокупности мягкого полимерного шаблона и резолового прекурсора дает возможность приобрести мезопористый углерод. Нагрев в воздухе инертного газа разрешает удалить мягкий шаблон, шаблон из карбоната кальция удаляют действием соляной кислоты.
Полученный в следствии темплатного синтеза материал складывается из мезопористого углеродного нановолокна (диаметр волокон – 70 нм, диаметр поры – 11 нм), волокна поделены вакуумами в 70 нм, расстояние между совокупностями нановолокон образовывает около 1 мкм.
Неповторимая структура углеродного материала содействует более глубокому проникновению в него электролита и транспорту электролита, материал отличается хорошей проводимостью, громадной площадью поверхности (1270 м2/г); материал характеризуется громадным числом недостатков, каковые возможно помогут равномерному распределению наночастиц металла в порах углеродного материала – такое распределение содействует синергетическому действию наночастиц и углеродного материала.