We have developed a facile method o

We have developed a facile method of preparing the densest possible loading of reactive nanocrystals safely into a composite material, a crucial step forward for enhancing the energy density of nanomaterials. As a result, our rGO-Mg multilaminates offer exceptional environmental stability and unsurpassed hydrogen storage capability, exceeding that offered by any other non-cryogenic reversible material. We believe that these results suggest the possibility of practical solid-state hydrogen storage and use in the near future. Furthermore, this work shows that atomically thin 2D materials can be used to simultaneously protect nanocrystals from ambient conditions, while also imparting new functionality. Such stable mixed dimensional laminates of zero-valent nanocrystalline metals can be extended to a variety of additional applications, including batteries, catalysis, encapsulants and energetic materials.

Methods
Synthesis of rGO-Mg nanocomposite
The composites of rGO-Mg were synthesized in an argon glove box. GO was ball milled for 10 min before use, to break it down to GO platelets so that it can effectively make a complex with bis(cyclopentadienyl) magnesium (Cp2Mg). To prepare the lithium naphthalenide solution, naphthalene (2.40 g, 0.0187, mol) was dissolved in 120 ml of tetrahydrofuran (THF), followed by the immediate addition of Li metal (0.36 g, 0.0253, mol), leading to a dark green solution. GO (6.25 mg) was dispersed in 12.5 ml of THF under Ar, sealed in a container and sonicated for 1.5 h. A Cp2Mg solution (2.31 g, 0.015 mol, in 22.5 ml of THF) was added to GO solution afterwards, stirring for 30 min. The resulting GO/Cp2Mg solution was added to the lithium naphthalenide solution and magnetically stirred for 2 h. The product was centrifuged (10,000 r.p.m., 20 min) and washed with THF (10,000 r.p.m., 20 min) twice, followed by vacuum drying overnight.

Characterization and instrumentation
High-resolution TEM was performed using JEOL 2100-F Field-Emission Analytical Transmission Electron operated at 120 kV and equipped with Oxford INCA energy-dispersive electron X-ray spectrometer and Tridiem Gatan imaging Filter and spectrometer. The powder samples were dispersed on lacey carbon grids from THF solutions. Elemental analysis of the EELS and energy-dispersive spectra was performed using Digital Micrograph software (Gatan Inc.). XRD patterns were acquired with a Bruker AXS D8 Discover GADDS X-Ray Diffractometer, using Cu Kα radiation (λ=0.154 nm). Hydrogen absorption/desorption measurement was performed, using a HyEnergy PCT Pro-2000 at 15/0 bar of H2 at different temperatures. XANES spectroscopy was performed on Beamline 8.0.1.3 and 4.0.3 at the Advanced Light Source. The energy resolution at carbon K-edge and Mg L-edge was set to 0.1 eV and the experimental chamber had a base pressure of at most 1 × 10−8 torr. An highly ordered pyrolytic graphite (HOPG) reference sample was measured before and after all XANES experiments for energy calibration. The XANES spectra were recorded using total electron yield and total fluorescence yield detection modes. The Raman spectra of GO and rGO-Mg samples were collected using Horiba Jobin Yvon LabRAM ARAMIS automated scanning confocal Raman microscope with a 532-nm excitation source and X-ray photoelectron spectra were obtained via PHI 5400 X-ray Photoelectron Spectroscopy System with Al Kα. The Mg content in the composite was determined by inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy at the Advanced Light Source Life Sciences Division and Environmental.

Additional information
How to cite this article: Cho, E. S. et al. Graphene oxide/metal nanocrystal multilaminates as the atomic limit for safe and selective hydrogen storage. Nat. Commun. 7:10804 doi: 10.1038/ncomms10804 (2016).

Kết quả (Việt) 1:

Chúng tôi đã phát triển một phương pháp facile chuẩn bị dày đặc nhất có thể nạp nanocrystals phản ứng một cách an toàn vào một vật liệu composite, một bước tiến quan trọng cho tăng cường mật độ năng lượng của vật liệu nano. Kết quả là, chúng tôi multilaminates rGO-Mg cung cấp xuất sắc sự ổn định về môi trường và khả năng lưu trữ vượt trội hydro, vượt quá đó được cung cấp bởi tài liệu nào khác không đông đảo ngược. Chúng tôi tin rằng những kết quả này cho thấy khả năng thực tế solid-state hydro lí và sử dụng trong tương lai gần. Hơn nữa, công việc này cho thấy rằng atomically mỏng liệu 2D có thể được sử dụng để đồng thời bảo vệ nanocrystals từ điều kiện môi trường xung quanh, trong khi cũng imparting chức năng mới. Ổn định như vậy hỗn hợp chiều laminates zero-c nanocrystalline kim loại có thể được mở rộng đến một loạt các ứng dụng bổ sung, bao gồm cả pin, xúc tác, encapsulants và tràn đầy năng lượng vật liệu.Phương phápTổng hợp của rGO-Mg nanocompositeCác vật liệu tổng hợp của rGO-Mg đã được tổng hợp trong một hộp găng tay argon. ĐI là bóng xay cho 10 phút trước khi sử dụng, để phá vỡ nó xuống để ĐI tiểu cầu do đó nó có hiệu quả có thể làm cho một phức hợp với bis(cyclopentadienyl) magiê (Cp2Mg). Để chuẩn cho giải pháp naphtalenua lithium, naphthalene (2.40 g, 0.0187, mol) bị giải tán trong 120 ml tetrahydrofuran (THF), theo sau ngay lập tức bổ sung lý kim loại (0,36 g, 0.0253, mol), dẫn đến một giải pháp tối màu xanh lá cây. GO (6,25 mg) được phân tán trong 12.5 ml THF dưới Ar, niêm phong trong một thùng chứa và sonicated cho 1.5 h. Một giải pháp Cp2Mg (2.31 g, 0.015 mol, ở 22,5 ml THF) đã được thêm vào giải pháp ĐI sau đó, khuấy trong 30 phút. Giải pháp ĐI/Cp2Mg kết quả đã được bổ sung vào các giải pháp naphtalenua lithium và bảo khuấy cho 2 h. Các sản phẩm ly (10.000 r.p.m., 20 phút) và rửa sạch với THF (10.000 r.p.m., 20 phút) hai lần, tiếp theo là chân không khô qua đêm.Đặc tính và thiết bị đo đạcĐộ phân giải cao TEM được thực hiện bằng cách sử dụng JEOL 2100 F Field-phát xạ điện tử truyền phân tích sử dụng 120 kV và được trang bị với Oxford INCA electron tán sắc năng lượng tia x quang phổ và Tridiem Gatan hình ảnh lọc và quang phổ. Bột mẫu đã bị giải tán vào các mạng lưới lacey carbon từ THF giải pháp. Phân tích nguyên tố cá CHÌNH và quang phổ tán sắc năng lượng được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm Micrograph kỹ thuật số (Gatan Inc). XRD mẫu đã được mua lại với một Bruker AXS D8 khám phá GADDS x-quang Diffractometer, bằng cách sử dụng bức xạ Cu Kα (λ = 0.154 nm). Hydro hấp thụ/desorption đo lường được thực hiện, bằng cách sử dụng một HyEnergy PCT Pro-2000 tại 15/0 bar của H2 ở nhiệt độ khác nhau. Phổ học XANES được thực hiện trên Beamline 8.0.1.3 và 4.0.3 nguồn ánh sáng nâng cao. Giải pháp năng lượng carbon K-edge và Mg L-đã được thiết lập để 0.1 eV và phòng thử nghiệm có một áp lực cơ bản của 1 × 10−8 torr. Một mẫu tham khảo đặt hàng rất nhiệt graphite (HOPG) đã được đo trước và sau khi tất cả các thí nghiệm XANES cho năng lượng hiệu chuẩn. XANES spectra đã được ghi lại bằng cách sử dụng tất cả các điện tử năng suất và sự phát huỳnh quang tất cả năng suất phát hiện chế độ. Phổ Raman của GO và rGO-Mg mẫu đã được thu thập bằng Horiba Jobin Yvon LabRAM ARAMIS tự động quét confocal Raman kính hiển vi một nguồn 532 nm kích thích và X-ray photoelectron phổ được thu được thông qua PHI 5400 X-ray Photoelectron Spectroscopy hệ thống với Al Kα. Nội dung của Mg trong hỗn hợp đã được xác định bởi bức xạ quang plasma ăngten cùng phổ học nâng cao bộ phận khoa học đời sống nguồn ánh sáng và môi trường.Thông tin bổ sungLàm thế nào để trích dẫn bài viết này: Cho, E. S. et al. graphen ôxít/kim loại nanocrystal multilaminates như là giới hạn nguyên tử cho việc lưu trữ an toàn và chọn lọc hydro. Nat. thị. 7:10804 doi: 10.1038/ncomms10804 (năm 2016).