据外媒报道，由James Tour教授领导的莱斯大学的科学家，以及来自德克萨斯大学圣安东尼奥分校和中国科学院的研究小组，发现了一种不为人知的石墨烯催化剂的欺骗行为。由于石墨烯能够催化氧化还原反应 (ORR) 帮助电池将化学能转化为电能，因此它常被用于燃料电池等应用中替代昂贵的铂。

因为石墨烯并不是天然金属，所以研究人员也曾疑惑过它作为阴极时呈现的催化活性。现在莱斯研究小组发现，在石墨前体或反应物的石墨烯晶格中，存在着微量的锰污染，在适当的条件下，这些金属位会激活氧化还原反应。

此前这个真相一直没被发现，是因为碳原子和锰原子之间的差别很小，像X射线衍射法等比较传统的检测手法难以辨别。但当采用更灵敏的检测手段——电感耦合等离子体质谱(icp-ms)时，就可以清楚地看到莱斯实验室样品中的“入侵者”。

实验中，从氧化石墨烯中得到的含氮石墨烯样品，会经历1到6次的酸洗。每经历一次酸洗，icp-ms扫描显示的结果中锰原子都会减少，第6次酸洗后则彻底消失。而值得注意的是，当进行到第5次酸洗时，石墨烯的催化活性就已发生了彻底的改变，足以证明了它之前的活性是由这些残余的金属原子所带来的。

Tour还提到，他们对如何改进石墨烯等超薄催化剂也有了一些见解。研过程究中，他们发现经历过两次酸洗的含氮石墨烯催化活性最强。因为这些样本的结构更倾向于将单个的锰原子加入到石墨烯结构中，通过电子转移过程，锰的四个电子被转移到氧原子中，促进了氧的完全还原。

研究人员认为，这次的研究结果应该会促进对其它同样被认定为“无金属”的材料中的微量金属的调查。“隐藏在石墨烯中的单原子催化剂，对活性的影响不容小视，”Tour说。“有时石墨烯体现出的强大功能，功臣其实是被掩埋在石墨烯中的金属原子。石墨烯本身性能很优异，但在这些金属原子的帮助下，它能做得更好。”

粉体圈Coco编译