Si pensava che un complesso di nanotubi di carbonio promettente come catalizzatore economico avesse impurità di azoto e ferro che conferiscono al materiale le sue proprietà chimiche desiderabili. La microscopia elettronica all'Oak Ridge National Laboratory ha confermato che la struttura del materiale incorpora molti atomi pesanti, come gli atomi di ferro cerchiati in rosso.
(Phys.org) -- Un materiale di nanotubi di carbonio di nuova concezione potrebbe aiutare a ridurre il costo delle celle a combustibile, convertitori catalitici e tecnologie simili legate all'energia fornendo un sostituto per costosi catalizzatori al platino.
Il prezioso metallo platino è stato a lungo apprezzato per la sua capacità di stimolare reazioni chimiche chiave in un processo chiamato catalisi, ma a più di $ 1, 000 l'oncia, il suo prezzo elevato è un fattore limitante per applicazioni come le celle a combustibile, che si affidano al metallo.
Alla ricerca di un'alternativa economica, un team di ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory del Department of Energy si è rivolto al carbonio, uno degli elementi più abbondanti. Guidato da Hongjie Dai della Stanford University, il team ha sviluppato un complesso di nanotubi di carbonio a parete multipla costituito da fogli cilindrici di carbonio.
Una volta che il muro esterno del complesso veniva parzialmente "decompresso" con l'aggiunta di ammoniaca, il materiale è risultato mostrare proprietà catalitiche paragonabili al platino. Sebbene i ricercatori sospettassero che le proprietà del complesso fossero dovute all'aggiunta di azoto e impurità di ferro, non sono stati in grado di verificare il comportamento chimico del materiale fino a quando i microscopisti dell'ORNL non lo hanno ripreso a livello atomico.
"Con la microscopia elettronica a trasmissione convenzionale, è difficile identificare gli elementi, " ha detto il membro del team Juan-Carlos Idrobo di ORNL. "Utilizzando una combinazione di imaging e spettroscopia nel nostro microscopio elettronico a scansione a trasmissione, l'identificazione degli elementi è semplice perché l'intensità delle immagini su scala nanometrica ti dice di quale elemento si tratta. Più luminosa è l'intensità, più pesante è l'elemento. La spettroscopia può quindi identificare l'elemento specifico. "
L'analisi microscopica ORNL ha confermato che gli elementi di azoto e ferro erano effettivamente incorporati nella struttura del carbonio, causando le proprietà catalitiche osservate simili a quelle del platino. Il prossimo passo per il team è capire la relazione tra l'azoto e il ferro per determinare se gli elementi lavorano insieme o indipendentemente.
