随着不可再生能源的急剧消耗以及众多环境污染问题的出现,人类对“绿色”能源的需求也更加迫切。作为众多“绿色”能源的一种,直接甲醇燃料电池(DMFC)可以将甲醇和氧化剂的化学能直接转化成电能。由于其燃料廉价、结构简单、能量密度和转换率高及近乎零污染等优点,这种燃料电池吸引了众多研究者的关注。目前,直接甲醇燃料电池使用的电极催化剂大多为铂基催化剂,而这种催化剂制备成本高,催化活性及稳定性差,严重阻碍了DMFC的商业化。因此,合成一种具有高催化活性且较为廉价的铂基复合催化剂对DMFC的发展具有较大意义。
近来,基于液相激光熔蚀(Laser ablation in liquids, LAL)技术,固体所研究人员发展了一种简便且“绿色”的合成方法来制备Pt/rGO纳米复合材料。图1(a)显示的是这种复合材料的合成过程示意图。LAL诱导的高活性锰胶体(MnOx)颗粒能均匀的负载在氧化石墨烯(GO)纳米片上,形成MnOx/rGO纳米复合材料。这种高活性的MnOx颗粒不但能作为还原剂同时还原PtCl62-和GO,而且还能作为牺牲模板原位固定被还原的超细Pt纳米颗粒。最终得到的Pt纳米颗粒粒径大约在1.8纳米左右(图1b和c),且均匀地分布在rGO纳米片上。
与商用的Pt/C催化剂相比,无论是在酸性还是碱性介质中,这种Pt/rGO催化剂对甲醇氧化均展现出较高的催化活性(图1d和e)和稳定性(图1f和g)。上述研究结果表明,合成的Pt/rGO催化剂在DMFC方面具有潜在的应用前景,且该合成方法为今后贵金属/石墨烯纳米复合材料的合成提供了一种新的思路。
相关工作已在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上发表(ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 22935?22940)。 该项研究得到了国家重点基础研究发展计划(No. 2014CB931704),国家自然科学基金的支持。
图1. Pt/rGO催化剂:(a)合成过程示意图;(b和c)TEM图片及Pt纳米颗粒的粒径分布直方图;(d和e) 与商用Pt/C催化剂在酸性和碱性介质中催化活性的对比结果;(f和g)与商用Pt/C催化剂在酸性和碱性介质中催化稳定性的对比结果。(OFweek激光网)
耶鲁大学科学家利用声波增强光信号
OFweek激光网讯:通过最新的波导,耶鲁大学科学家开发出一种显著增强硅片激光功率的方法,该方法借助声波来增强激光。研究人员认为这种装置将具有更多商用价值,包括高效光纤通信和更好地数据信号处理。
据研究人员介绍,直接在硅片上放大光信号是全球研究人员多年来的目标。他们希望建立这种混合技术,但是由于光放大效率低于实际应用水平,使得该计划进程缓慢。耶鲁大学的科学家们声称解决了该难题,他们研制的装备可以减少放大过程中的光波和声波溢出。
“硅几乎是所有微芯片技术的基础,”耶鲁大学应用物理助理教授Peter Rakich表示:“结合光和声的能力使得我们能够以全新的方式控制和处理信息。”
新装置的优势在于布里渊放大器,激光光束在波导的一端被泵浦,而在相反方向加入光信号。这样就可以产生具备声学声子特性的声波。
随后,该声波使得泵浦激光光束发生物理散射,从而使得进入的光信号激励出射更多的光子,以至于形成雪崩式光子增益。这种持续的高通量光子由声信号维持并驱动频率信息直至波导末端,最终形成显著的光信号放大。
耶鲁大学研究人员研制了一种芯片激光器放大设备,通过声波来提高光信号
“计算出如何形成这种相互作用而不损失增幅才是真正的挑战,”耶鲁大学Rakich研究团队一名研究生Eric Kittlaus表示:“如果能够精确控制光-声相互作用,我们就能开发出实用性的新装置,例如新型激光器。”
在DARPA的资助下,Rakich实验室致力于研发新型光子集成电路及部件。该实验室研究人员深信他们所开发的设备将具有更加广泛的实用价值。
“我们乐于推动该新技术的发展,并希望看到其未来应用进展,” Rakich实验室前成员Heedeuk Shin表示。