گروهی از دانشگاههای ارلانجن- نورنبرگ و تورکو در فنلاند توانستهاند راه سادهای برای ایجاد رسانایی فلزگونه در نانولولههای تیتانیا، بدون اینکه ساختار آنها تغییر کند، پیدا کنند.
نانولولههای تیتانیا برای پیل سوختی متانول
گروهی از دانشگاههای ارلانجن- نورنبرگ و تورکو در فنلاند توانستهاند راه سادهای
برای ایجاد رسانایی فلزگونه در نانولولههای تیتانیا، بدون اینکه ساختار آنها تغییر
کند، پیدا کنند. در این روش دیاکسیدتیتانیوم از طریق فرایند کربنیزاسیون تبدیل به
ترکیبی به نام اکسیکاربید تیتانیوم کربندار میشود. این ماده جدید میتواند
کارآیی پیلهای سوختی متانولی را شدیداً افزایش دهد.
خاصیت نیمهرسانایی نانولولههای تیتانیا برای بسیاری از کاربردهایشان مهم است، ولی
رسانایی محدود آنها باعث ایجاد مانعی در بسیاری از زمینههای کاربردی شده است.
این محققان برای کربنیزهکردن این
نانولولهها از گاز استیلن با دمای ۸۵۰ °C استفاده کردند. این عمل باعث
شکلگیری ترکیبی غنی از کربن با خواص شبهفلزی میشود که به طور قابل
ملاحظهای نسبت به قبل از کربنیزاسیون محکمتر میباشد. پاتریک اسموکی،
یکی از این محققان، توضیح میدهد: “این کار صرفاً آلایش دیاکسیدتیتانیوم
با اتمهای کربن نیست. اگرچه ساختار منظم لولهها تقریبا بدون تغییر
باقی میماند ولی یک ترکیب جدید تشکیل میشود. این اکسیکاربید
تیتانیوم را میتوان به مخلوط جامدی از کاربید تیتانیوم و اکسیدهای
گوناگون تیتانیوم تعبیر کرد.”
رسانایی الکتریکی بالا و خواص الکتروشیمیایی مطلوب این ماده باعث شدهاست
که به عنوان یک ماده الکترودی جدید و جالب مطرح شود. به خصوص، استفاده
از آن در پیلهای سوختی متانول به نظر جذاب میآید. این روزها، اکسایش
متانول معمولاً در الکترودهای کاتالیزوری با پایهی کربنی و یک
کاتالیزور پلاتین یا روتنیوم انجام میشود.
اسموکی میگوید: “برای چندین سال، نانولولههای دیاکسید تیتانیوم به
عنوان جایگزین پایهی کربنی مدنظر بودهاند. ولی با ساخت پایههای اکسیکاربید
تیتانیومی میتوان یک افزایش ۷۰۰ درصدی در فعالیت کاتالیزوری برای
اکسایش متانول ایجاد کرد.”
نتایج این تحقیق در مجلهی Angewandte Chemie منتشر شدهاست.
