科学家们在室温下创造出固体形式的汞,连他们自己都感到惊讶。他们使用了一种称为声化学的技术,用周期表上仅有的几种元素之一在室温下以液体形式存在,制造出固体纳米颗粒。

声化学利用声波来激活化学反应。通过声波探测水中的液态水银,Aurbach Doron以色列巴伊兰大学的教授和他的团队将金属滴分散成纳米球。水中还含有还原的氧化石墨烯,因此在超声波处理过程中,液态金属乳化并被还原的氧化石墨烯层包围。纳米颗粒在声能诱导声泡破裂形成的微射流的压力下变成晶体。

超声下固体汞纳米颗粒的图示

来源:©Doron Aurbach/Bar-Ilan University

(a)合成过程和(b)超声作用下固体汞纳米颗粒的形成机制

微射流还将纳米颗粒推向氧化石墨烯,氧化石墨烯具有氧化表面,并在撞击时与纳米颗粒相互作用。这会导致石墨烯和纳米颗粒之间的电荷转移,从而起到稳定作用。因此,固体汞晶体嵌入到还原的氧化石墨烯中。

奥巴赫说:“我们发现了一种新的复合材料,甚至可能是一种新的复合材料家族。”为了确定他们的发现,Aurbach和他的团队使用各种表征技术,包括热分析、x射线衍射和x射线吸收近边缘结构光谱,收集了汞新状态的大量证据。这使他们能够确定这些颗粒是由固体单质汞组成的。

研究小组将纳米颗粒作为析氢反应的电极材料进行了测试。他们发现电极的活性与其他金属纳米颗粒相当,如钯、钌和金,加载到碳表面。

奥巴赫团队制造的电极只含有少量汞。为了使工艺可持续发展,人们需要避免使用工业标准贵金属的电催化剂。奥巴赫说:“我们已经用贵金属交换了汞,这可能非常有用。”

Rajender Varma捷克共和国Palacký大学的可持续纳米催化专家,评论说这项工作是“一个有趣的发现,可能会刺激进一步的研究”。他说,未来的研究可能包括“以这种稳定的形式捕获或封装汞”。