Углеродные нанотрубки «без швов» соединили с графеновыми волокнами
Коллектив ученых из Китая и США синтезировал проводящие волокна цилиндрического графенового слоя с «торчащими» из него углеродными нанотрубками. Главной изюминкой структур было ковалентное соединение нанотрубок со слоем графена. Это приводило к минимальному сопротивлению для того чтобы «бесшовного» материала и рекордным чертям электродов на его базе.
Изучение опубликовано (PDF) в Science Advances.
Авторы синтезировали углеродные волокна на шаблоне из анодированной алюминиевой проволоки. Для нанесения углерода применяли химическое газофазное осаждение, а пористый оксид алюминия в шаблоне выступал в качестве катализатора. Так, реакция проходила в одну стадию и не потребовала дополнительных реагентов.
По окончании осаждения алюминиевую сердцевину удаляли при помощи раствора щелочи.
Подобные волокна, по словам авторов, возможно было приобретать любой произвольной длины — все ограничивалось проволокой-шаблоном. Помимо этого, расстояние между положенными слоями графена выяснилось вероятно осуществлять контроль длительностью обработки алюминия. Структуру взятого материала исследователи подтверждали при помощи атомно-силовой (АСМ) и просвечивающей электронной (ПЭМ) микроскопии.
модель и Схема синтеза взятой структуры. Изображение: Yuhua Xue et al./ Science Advances
Ученые кроме этого проанализировали пара электродов на базе синтезированных волокон. К примеру, были созданы элементы солнечных батарей, в которых углеродные волокна играли роль противоэлектрода. Конверсия световой энергии в таких устройствах составила рекордные 6,8 процентов, что практически в три раза выше, чем для эталонного (и более дорогого) платинового электрода.
По словам ученых, главной изюминкой их работы есть одностадийный синтез. Подобные углеродные структуры создавали и ранее, но для этого требовалось введение дополнительного катализатора, к примеру, железных наночастиц. Это неизбежно приводило к появлению недостатков в структуре и, как следствие, ухудшенным электрохимическим чертям.
