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德國科學家利用鎳原子在石墨材料中開鑿納米“隧道”

發(fā)布時間:2013-03-14 作者: 來源:科技部 瀏覽:68764

      德國卡爾斯魯爾技術(shù)研究院(KIT)和美國萊斯大學的科學家合作,利用鎳原子在石墨材料中成功“開鑿”出直徑為納米級別的“隧道”,有望為制備鋰離子電池高性能多孔石墨電極等提供新的技術(shù)手段。研究人員首先將金屬鎳納米顆粒引入石墨材料表面,然后在充滿氫氣的環(huán)境中進行快速加熱,金屬鎳納米顆粒的表面將起到催化作用,使石墨中的碳原子脫離晶體柵格,與氫原子結(jié)合成氣態(tài)的甲烷。在此過程中,金屬鎳納米顆粒在毛細管效應(yīng)作用下,將被“吸入”在石墨材料表面形成的微小“孔穴”中,并繼續(xù)催化化學反應(yīng)從而逐漸深入石墨材料內(nèi)部。這種納米“隧道”結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用前景,如通過這種工藝制備的多孔石墨材料作為鋰離子電池的電極材料,可大大縮短充電所需要時間;在醫(yī)藥領(lǐng)域,可用這種多孔石墨材料作為可長時間定向釋放藥品的載體。而如果用這種技術(shù)對與石墨具有相似的晶體結(jié)構(gòu)但不具有導電性能的材料(如氮化硼)進行加工,所形成的“隧道”結(jié)構(gòu)將可作為納米電子元件的支架材料,如新型的傳感器和太陽能電池單元等。 

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