پژوهشگران کره‌ای موفق به ارائه روشی برای تولید گرافن تقویت شده با نیتروژن و گوگرد شدند. این ترکیبات می‌تواند برای بهبود کارایی باتری‌ها و پیل‌های سوختی مورد استفاده قرار گیرد.
روشی برای سنتز ارزان و ساده گرافن تقویت شده
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه ملی سئول موفق به ارائه روشی ارزان قیمت برای تولید گرافن تقویت شده با نیتروژن یا گوگرد شدند. این لایه‌های گرافنی برای تولید الکترودهای با عملکرد بالا در باتری‌ها و پیل‌های سوختی مناسب هستند. این روش به دلیل ساده بودن، امکان تولید در مقیاس بالا و هزینه کم بسیار جالب توجه است. این ماده می‌تواند عملکرد باتری‌ها را بهبود داده و همچنین هزینه تولید پیل‌های سوختی را کاهش دهد. در این پژوهش از مواد آزمایشگاهی نظیر هیدروکسید سدیم و حلال‌های آلی استفاده شده است. یکی از مزیت‌های این روش جدید آن است که می‌توان در یک مرحله و به شکلی ساده گرافن تقویت شده با نیتروژن یا گوگرد تولید کرد.
گرافن تقویت شده دارای مساحت سطحی بالایی است. این ترکیبات می‌توانند در باتری یون لیتیم مورد استفاده قرار گیرند و در نهایت موجب افزایش ظرفیت آن شوند. با این کار ظرفیت باتری نسبت به حالتی که از الکترود گرافیتی استفاده می‌شود، تغییر قابل توجهی می‌کند. وجود این گرافن تقویت شده موجب پایدارتر شدن باتری شده که با این کار بعد از شارژ/دشارژ شدن‌های مکرر، ظرفیت باتری کاهش نمی‌یابد.
گرافن‌های تقویت شده می‌توانند خواص شیمیایی مواد را تغییر دهند؛ با این کار می‌توان جایگزین ارزان قیمتی برای موادی نظیر پلاتین درساخت کاتالیست‌ها بدست آورد. پلاتین یکی از عناصر مهم در تولید الکترود پیل‌های سوختی است که به دلیل فعالیت شیمیایی و الکتروشیمیایی بالا می‌تواند عملکرد پیل را بهبود دهد. از آنجایی که منابع تولید پلاتین محدود است و این فلز قیمت بالایی دارد، تجاری‌سازی پیل‌های سوختی با موانعی روبرو است.
یونگ این سانگ از محققان این پروژه می‌گوید: «انتظار داریم که راهبرد سنتزی ما بتواند برای تولید مواد کربنی تقویت شده با عناصر مختلف نظیر فلوئور، بور و فسفر مورد استفاده قرار گیرد. این ترکیبات می‌توانند در تولید حسگرها، باتری‌های لیتیمی و پیل خورشیدی به کار روند.»
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Single Source Precursor-based Solvothermal Synthesis of Heteroatom-doped Graphene and Its Energy Storage and Conversion Applications در نشریه‌ی Scientific Reports به چاپ رسیده است.
