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在研制燃料电池过程中，寻找廉价且高效的有机催化剂一直是相关领域研究人员努力的方向。近日，瑞典优密欧大学的物理学家揭示了研制此类催化剂的关键过程与机理，朝着这个方向迈出了一大步。相关研究成果日前发表于国际纳米科学技术领域权威期刊《美国化学学会期刊—纳米》。
随着全球对能源和原材料的需求不断增长，世界各地的研究人员正在努力寻找易得且廉价的材料，用以制造各种可以提供能源的器件。而基于氢和氧的燃料电池无疑是一个不错的选择这种电池在将化学能转化为电能的过程中，不会对环境产生任何危害，因为其副产品是水。
为了让这种电池的转化效率更高，人们在其电极中添加了多种催化剂。但是，传统的催化剂主要由铂、钌等稀有贵金属组成，不仅价格不菲，而且难以制造。
3年前，《科学》杂志曾报道一项引起学界轰动的研究成果：基于氮掺杂碳纳米管的全有机催化剂具有与含铂催化剂同样的催化效率。
此后，不断有研究者对其进行研究。科学家发现，碳纳米管中的缺陷可以影响催化效率。
据了解，理想状态的碳纳米管全部由碳原子组成，但实际上，碳纳米管许多地方都会出现碳原子缺失或被替代的现象，也就是“缺陷”。
“在深入研究”缺陷”的机理之后，我们故意制造了碳原子被氮原子替代的缺陷。研究显示，这种缺陷可以提高电子密度，进而达到我们所需的催化效率。”该校物理系副教授Thomas Wagberg说。
他还介绍说，实验表明，具有氮原子缺陷的碳纳米管的催化效率要远高于具有其他原子缺陷的碳纳米管材料，并且通过简单的加热手段可以将低效氮原子缺陷转化为高效氮原子缺陷。
此外，这种材料还具有催化其他反应的潜力，“例如，将水分解为氢气和氧气，也就是说，这种催化剂可以催化人们所称的”人造光合作用”。”Thomas Wagberg说。
