新型碳基催化剂，可连接至2维石墨烯片边缘。图片来源：Jose-Luis Olivares/MIT（麻省理工学院）

麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology (MIT)）和劳伦斯·伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）研究人员开发出了一种新型催化剂，这种催化剂可进行调节，以促进所需化学反应的进行，有望取代燃料电池当中的昂贵且稀有的金属。

这种新型催化剂是一种碳基材料，由石墨和添加剂一起连接到二维石墨烯片的边缘而制成。通过调节添加剂的化学组成和数量，可以调节催化剂的特性，有利于特定化学反应的进行。

相关结果由MIT助理教授YogeshSurendranath及其他三名合作者撰写论文发表于JACS期刊上。

催化剂在提高化学反应速率的同时并未在反应过程中消耗掉。其结果是，非常少量的催化剂重复作用，可以对化学反应起到很大的长期的影响作用。

存在两种基本的电催化剂，即在燃料电池和电解槽等装置中对化学反应至关重要的催化剂。分子型电催化剂通过化学处理相对容易进行调节，因此其反应活性和选择性匹配了所需的应用；异质结构电催化剂更加耐用，也更易于加工，但往往缺乏精确的控制。

“我们希望找到一种方法可以结合这两者的优势。”Surendranath解释说。他的团队采用石墨，并找到了一种对其表面进行化学改性的方法，使其可以按照设想进行调节，从而实现了这一目标。

所用的材料纯粹是电池和燃料电池中“通用的电极材料”——碳。研究人员寻找像分子型催化剂那样可调节的材料，目前提供了一种新的方法来设计这样的材料，这也是许多化学制造工艺当中关键的组成部分。

除了可能在燃料电池中取得应用之外，这种新型催化剂也可用于提高化学反应，比如将二氧化碳转换成可用的燃料当中。这可以减少主要温室气体的排放，并将其转化为有用的可再生燃料。

该论文描述最初的发现“只是冰山一角”，因为基本成分是“一个非常便宜的材料，我们正采用众所周知的化学手段对其进行改性。”

将这一系统从实验室转化成实际可用的产品，主要的障碍就是扩大生产规模。“需要有效的扩大规模。”事实上，这种新型催化剂的基础是“一类已经规模化了的材料，比如油漆和橡胶。”这使其扩大规模变得相对简单，“所有的一切都已经就绪。”

Surendranath认为这一发现是特别激动人心的，因为化学家“通常都需要一个非常精确的材料，然后对其性能进行研究。但在这种情况下，这使我们可以利用价格低廉且来源丰富的材料，并将其转化成某种非常宝贵的东西。这是不同的范例。”

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮