La microscopia a scansione elettrochimica delle cellule (SECCM) consente l'imaging e l'analisi quantitativa dei siti cataliticamente attivi della reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER) in 1H MoS 2 monostrati. Credito:Università di Kanazawa
Le proprietà dei dicalcogenuri dei metalli di transizione 2-D stanno suscitando molto interesse, e uno dei motivi è la loro attività catalitica. In particolare, sono necessari catalizzatori migliori per sfruttare il potenziale dell'elettrolisi dell'acqua, la scissione dell'acqua nei suoi elementi componenti, per fornire uno stoccaggio di energia sostenibile.
"MoS 2 è uno dei più promettenti preziosi catalizzatori privi di metalli rari per la reazione di evoluzione dell'idrogeno (HER), " fa notare Yasufumi Takahashi, Mingwei Chen, e Tomokazu Matsue e i loro colleghi dell'Università di Kanazawa e di altre istituzioni collaboratrici in Giappone, gli Stati Uniti e il Regno Unito nel loro recente Angewandte Chemie Edizione Internazionale rapporto. Il lavoro evidenzia il ruolo della "microscopia a cella elettrochimica a scansione" per l'ingegneria delle proprietà catalitiche di questi materiali 2-D.
Come sottolineano i ricercatori, la microscopia elettrochimica a scansione si è già dimostrata utile nelle indagini sull'attività catalitica di MoS 2 monostrati, che si sono concentrati sugli effetti dello sforzo, così come le proprietà metalliche rispetto a quelle semiconduttive di diverse fasi microstrutturali di MoS 2 sulla catalisi di LEI. Questi studi hanno utilizzato un elettrodo a microscala per sondare il campione per l'attività elettrochimica in funzione della posizione con un'elevata risoluzione spaziale, a causa delle dimensioni in microscala dell'elettrodo.
Nei loro studi di microscopia cellulare elettrochimica a scansione, Takahashi, Chen, Matsue e colleghi usano una nanopipetta come strumento locale, cella elettrochimica mobile per sondare l'attività elettrochimica sulla superficie invece di un ultramicroelettrodo. Evidenziano la "tecnica riproducibile e affidabile per la fabbricazione di nanosonde insieme alla caratterizzazione elettrochimica rapida grazie alla sua piccola corrente capacitiva" come ulteriori vantaggi di questa forma della tecnica di caratterizzazione.
I ricercatori hanno utilizzato una nanopipetta con un raggio di 20 nm per studiare monostrati triangolari di MoS 2 con una fase microstrutturale 1H, così come eterostrutture di MoS 2 e WS 2 . Ogni fiocco aveva una lunghezza laterale di circa 130 nm. Le misurazioni hanno rivelato cambiamenti nell'attività catalitica in cui bordi, caratteristiche della terrazza ed eterogiunzioni tra MoS 2 e WS 2 si trovavano, che concorda con i suggerimenti delle relazioni precedenti. Inoltre, l'invecchiamento del campione ha avuto un effetto notevole, particolarmente ai bordi.
I ricercatori concludono che il loro studio dimostra come sia possibile valutare l'attività HER locale di campioni catalitici utilizzando la microscopia cellulare elettrochimica a scansione. Suggeriscono che la tecnica può essere uno "strumento potente" per ingegnerizzare la fase e la struttura di campioni di dicalcogenuro di metallo di transizione 2-D per applicazioni in catalisi.
