Карбонизированные нанотрубки из оксида титана с полуметаллическими свойствами увеличивают эффективность топливных ячеек, работающих на метаноле.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 7236

Чаще всего, говоря о нанотрубках, мы подразумеваем углеродные нанотрубки, однако не все эти наноматериалы получают из углерода. Например, системы из наноразмерных объектов из оксида титана могут применяться в биотехнологии, катализе и солнечных батареях. Несмотря на то, что полупроводниковые свойства нанотрубок на основе TiO₂ важны для решения многих практических задач, низкое значение их проводимости не позволяет расширить области их применения.

Международная группа исследователей из Университетов Эрлагена-Нюрнберга (Германия) и Турку (Финляндия) смогла найти способ придать металлическую проводимость этим материалам, не меняя их структуры. Процесс карбонизации позволяет превратить диоксид титана в углеродсодержащие оксикарбидные соединения титана. Новый материал может существенно увеличить эффективность топливных ячеек на основе метанола. 

Для карбонизации нанотрубок из оксида титана исследователи обрабатывали их ацетиленом при 850 градусах Цельсия. Такая обработка приводит к образованию обогащенного углеродом соединения с полуметаллическими свойствами, карбонизация также приводит к увеличению твердости этого материала. Несмотря на то, что упорядоченная структура нанотрубок практически не меняется, происходит образование нового химического соединения, которое можно охарактеризовать как твердую смесь карбида титана и его оксидов. Высокая электропроводимость и электрохимические свойства нового материала позволяют рассматривать его как перспективный материал для получения электродов, в особенности для электродов топливных ячеек, производящих электричество за счет окисления метанола. Было обнаружено, что электроды из новых материалов на 700% эффективнее электродов, традиционно использующихся в топливных ячейках.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 7236; doi: 10.1002/anie.200902207