成像技术为2D催化材料工程提供了更好的视野

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2D过渡金属二卤化物的性能吸引了很多兴趣,原因之一是它们的催化活性。特别是,需要更好的催化剂来利用水电解的潜力-将水分解成其组成元素-以提供可持续的能量存储。

金山大学的Yasufumi高桥,Mingwei Chen和Tomokazu Matsue及其在金泽大学和日本其他合作机构的同事指出:“ MoS 2是最有前途的无氢稀有氢催化剂(HER)催化剂之一。美国和英国在其最新的Angewandte Chemie国际版报告中。这项工作强调了“扫描电化学电池显微镜”在设计这些2D材料的催化性能方面的作用。

正如研究人员指出的那样,扫描电化学显微镜已被证明可用于研究MoS 2单层的催化活性,该研究着重于应变的影响,以及MoS 2的不同微观结构相对HER 的金属和半导体性质的影响。催化。这些研究使用微型电极,以电极的微型尺寸为依据,以高空间分辨率探测样品的电化学活性,以作为位置的函数。

Takahashi,Chen,Matsue及其同事在其扫描电化学电池显微镜研究中,使用纳米移液管作为局部可移动的电化学电池来探测表面上的电化学活性,而不是使用超微电极。他们强调了“由于其较小的电容电流而可制造的,可重复的,可靠的纳米探针制造技术以及快速的电化学表征”,作为这种形式的表征技术的其他优势。

研究人员使用半径为20 nm的纳米移液管研究了具有1H微结构相的MoS 2的三角形单分子层以及MoS 2和WS 2的异质结构。每个薄片的边长约为130nm。测量结果表明,MoS 2和WS 2之间的边缘,台阶特征和异质结所在的催化活性发生了变化,这与以前的报道是一致的。另外,样品的老化具有明显的效果,特别是在边缘处。

研究人员得出的结论是,他们的研究表明了如何使用扫描电化学细胞显微镜来评估催化样品的局部HER活性。他们认为,该技术可以成为设计2D过渡金属二卤化二硫化锡样品的相和结构以用于催化的“强大工具”。

二维过渡金属二卤化物

石墨烯的分离和材料中确定的非凡性能引起了研究人员的强烈兴趣,不仅对石墨烯,而且在可以隔离2D层的其他所有材料中也是如此。在这些2D材料中,有过渡金属二卤化物,其中过渡金属包括钼(Mo)和钨(W),硫族元素是VI组元素,包括硫(S),硒(Se)和碲(Te)。除了用于能量存储的电化学催化外,这组材料还引起了高端电子,自旋电子,光电子,能量收集,柔性电子,DNA测序和个性化医学的兴趣。

析氢反应

使用氢作为燃料涉及在氧气中燃烧氢以仅产生水并释放大量能量。氢燃料避免了化石燃料的使用和二氧化碳的产生,它可以解决与许多替代性可持续能源技术(例如太阳能和风能)相关的一些能源存储问题。使用可持续来源的电流对水进行电解提供了一种生产氢燃料的环保方式。尽管HER比析氧反应快,但人们仍然对提高反应速率抱有浓厚兴趣。结果,除其他反应外,人们对2D过渡金属二卤化物对HER的催化活性非常感兴趣。


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