由筑波大学领导的合作最近优化了一种方法，以提高氢析出反应中使用的催化剂的稳定性，而不会显着牺牲活性。该团队发现，使用最佳数量的石墨烯层涂覆催化剂纳米颗粒可提高纳米颗粒的耐久性，同时使纳米颗粒保持其催化活性。ACS Energy Letters报道了这项研究。

“我们优化了涂覆纳米粒子的石墨烯层数量与催化活性之间的平衡，”第一作者Kailong Hu说。“要做到这一点，我们必须精确控制涂覆纳米粒子的石墨烯层的数量，我们通过仔细调节石墨烯在纳米粒子上的沉积时间来实现。”

制备了一系列涂有不同数量石墨烯层的纳米粒子样品，并对其进行了表征，确定了它们在析氢反应中的催化活性。涂覆有最佳数量的石墨烯层的催化剂纳米颗粒（其仅为三至五层）在析氢反应中显示出与昂贵的铂基催化剂相似的活性。重要的是，这些纳米颗粒也表现出高稳定性; 石墨烯涂层防止金属纳米颗粒溶解在酸性反应溶液中。

研究人员进行了理论计算以支持他们的实验结果。结果证实了石墨烯层数，化学稳定性和纳米粒子的催化活性之间的关系，由实验数据表明。也就是说，涂有少于三个石墨烯层的纳米颗粒显示出比涂有三到五层的纳米颗粒更高的催化活性，但这是以耐久性为代价的。前者表现出比后者更差的化学稳定性。

“我们的研究结果为在酸性条件下通过现场聚合物电解质膜电解在氢气站大规模制氢的稳定，廉价催化剂的合理设计铺平了道路，”共同作者Yoshikazu Ito解释道。该团队的研究结果可能会让我们更接近实现使用氢气作为燃料来源的清洁可持续未来。