Scienziati della Tomsk Polytechnic University (TPU), insieme ai colleghi degli Stati Uniti e della Germania, hanno trovato un modo per ottenere catalizzatori economici dal nitruro di boro esagonale o "grafene bianco". La tecnologia può essere utilizzata nella produzione di combustibile idrogeno ecologico.

I ricercatori hanno trovato un nuovo modo per funzionalizzare un dielettrico, altrimenti noto come grafene bianco, cioè nitruro di boro esagonale (hBN), senza distruggerlo o modificarne le proprietà. Grazie al nuovo metodo, i ricercatori hanno sintetizzato un nano tappeto polimerico con un forte legame covalente sui campioni.

Il professor Raul Rodriguez della TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences spiega:

"Per la prima volta, siamo riusciti a funzionalizzare covalentemente il nitruro di boro esagonale senza forti composizioni chimiche e l'introduzione di nuovi difetti nel materiale. Infatti, approcci precedenti avevano portato a un materiale diverso con proprietà alterate, cioè nitruro di boro idrolizzato. A nostra volta, abbiamo utilizzato i nanodifetti presenti nel materiale senza aumentarne il numero, e fotopolimerizzazione ecologica."

Una delle opzioni promettenti per l'utilizzo del nuovo materiale, secondo i ricercatori, è un catalizzatore per scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno. Con questo in testa, i tappeti polimerici fungevano da vettori di sostanze attive, cioè matrici. Le nanoparticelle di nichel sono state integrate nella matrice. I catalizzatori ottenuti sono stati utilizzati per l'elettrocatalisi. Gli studi hanno dimostrato che potrebbero essere utilizzati con successo come alternativa al costoso platino o oro.

"Una delle sfide importanti nella catalisi è costringere il materiale di partenza a raggiungere i centri attivi del catalizzatore. "I tappeti polimerici formano una struttura 3D che aiuta ad aumentare l'area di contatto dei centri attivi del catalizzatore con l'acqua e rende più facile l'acquisizione di idrogeno efficiente. È molto promettente per la produzione di combustibile idrogeno ecologico, "dice lo scienziato.

Il nitruro di boro è un composto binario di boro e azoto, mentre il nitruro di boro esagonale o grafene bianco è una polvere bianca simile al talco con una forma esagonale, reticolo simile al grafene. È resistente alle alte temperature e alle sostanze chimiche, non tossico, ha un coefficiente di attrito molto basso, e funziona sia come dielettrico perfetto che come buon conduttore di calore. I materiali al nitruro di boro sono ampiamente utilizzati nelle reazioni di sintesi organica industriale, nel cracking dell'olio, per la fabbricazione di prodotti di tecnologia ad alta temperatura, la produzione di semiconduttori, mezzi per spegnere gli incendi, e così via.

In precedenza, numerosi studi sono stati dedicati alla funzionalizzazione del nitruro di boro esagonale. Tipicamente, questo processo utilizza forti ossidanti chimici che non solo distruggono il materiale ma ne modificano anche significativamente le proprietà. Il metodo, che usano gli scienziati TPU e i loro colleghi stranieri, permette loro di evitarlo.

"Gli studi hanno dimostrato che abbiamo ottenuto tappeti polimerici omogenei e durevoli che possono essere rimossi dal supporto di supporto e utilizzati separatamente. Inoltre, questa è una tecnologia abbastanza universale poiché per la funzionalizzazione abbiamo utilizzato diversi monomeri che consentono di ottenere materiali con proprietà ottimali per l'uso in vari dispositivi, "dice il professor Raul Rodriguez.