国际能源网讯：美国斯坦福大学由戴宏杰（Hongjie Dai）博士率领的研究小组于2012年5月28日宣布，已经验证了“部分解压缩的”碳纳米管在酸性和碱性溶液中具有氧还原电催化剂的能力。这项工作成果已在“自然纳米技术（Nature Nanotechnology）”杂志上报道，可望成为应用于燃料电池和金属-空气电池使用铂的较低成本的替代品。
在新的过程中，少壁碳纳米管的外壁被部分解压，创建了依附在内管（碳纳米管-石墨复合物）上石墨纳米尺寸的薄片。这类石墨薄片中含有原来自纳米管生长种子的极少量的铁以及氮杂质，这有利于催化活性中心的形成和提高催化剂的活性，见图1。
图1. 拥有纳米尺寸石墨薄片（白斑）的碳纳米管受损的外壁，纳米尺寸石墨薄片有利于铁（黄色）和氮原子（红色）形成催化活性中心。该催化剂可使氧还原为水。
研究人员发现，来自碳纳米管外壁的石墨薄片具有催化活性，内壁保持不变，并保留其导电性，这有利于电催化过程中的电荷运输。
铂金非常昂贵，从而用于大规模商业化不切实际。低成本的替代开发一直是几十年来的主要研究目标。而通常使用的燃料电池，他们采用基于贵金属，如铂金或合金的高活性氧还原反应催化剂，。然而，在过去的五年中，铂金价格已经从略低于每盎司800美元上升至每盎司2,200美元以上。
由含有铁或钴之类的金属及氮杂质的碳负裁材料，可增加可扩展性和降低成本，但这些替代品通常在使用过程中活性低和/或逐步会减活。
该研究团队发现，通过留下完整的内壁，碳纳米管-石墨复合物表现出催化活性增强，而不会干扰其导电能力。
业已发现，加入少量的铁和氮杂质制造的外壁，有非常强的催化反应活性。但在保持其完整性时，也能提供电子运走的路径。除了有很高的活性外，也需有良好的导电性。而使用了单壁碳纳米管，就不会有这一优势，因为壁损坏会使电性能降低。
研究团队发现，碳纳米管的催化活性非常接近铂，设计的高活性和稳定性，可使它们有望成为燃料电池的候选品。
研究人员最近已制造出用于燃料电池的碳纳米管催化剂实验样品并经测试。多壁碳纳米管可望也可用于由锂或锌制取的金属-空气电池。
斯坦福大学的研究也解决了有关发生氧反应的催化活性中心化学结构的长期科学争议问题。
