Crecimiento dependiente de la fase de Pt en MoS para una evolución altamente eficiente de H2

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los dicalcogenuros bidimensionales de metales de transición (TMD) son cruciales para la síntesis y la catálisis de nanomateriales.
• La fase cristalina de los TMD tiene un impacto significativo en sus propiedades y el crecimiento de los materiales soportados.
• La comprensión de los efectos de la fase cristalina TMD es vital para el desarrollo de catalizadores avanzados, particularmente para la reacción de evolución de hidrógeno.

Objetivo del estudio:

• Investigar cómo las diferentes fases cristalinas de las nanohojas de disulfuro de molibdeno (MoS2) afectan el crecimiento y la dispersión de las nanopartículas de platino (Pt).
• Evaluar el rendimiento electrocatalítico de las nanopartículas Pt apoyadas en MoS2 puro en fase para la reacción de evolución del hidrógeno.

Principales métodos:

• Síntesis de las nanohojas de disulfuro de molibdeno (MoS2) de 2H y 1T' puras en fase.
• Deposición de nanopartículas de platino (Pt) y átomos individuales en las plantillas de MoS2.
• Caracterización de la estructura y composición del material.
• Evaluación electroquímica de la actividad y estabilidad de la reacción de evolución del hidrógeno (HER) utilizando cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) y mediciones experimentales.

Principales resultados:

• Las plantillas MoS2 de fase 2H facilitan el crecimiento epitaxial de las nanopartículas Pt.
• La fase 1T'-MoS2 soporta platino monoatómico altamente disperso (s-Pt) con una carga de hasta el 10% en peso.
• s-Pt/1T'-MoS2 exhibe una excelente actividad electrocatalítica para HER en medios ácidos, con una actividad de masa de 85 ± 23 A/mg y una densidad de corriente de intercambio normalizada en masa de 127 A/mg.
• Los cálculos de DFT sugieren una adsorción óptima de hidrógeno en los átomos de Pt ubicados encima de los átomos de Mo en el sistema s-Pt/1T'-MoS2.

Conclusiones:

• La fase cristalina de MoS2 es un determinante crítico para controlar la formación de la nanoestructura Pt y el rendimiento catalítico.
• El Pt de un solo átomo apoyado en 1T'-MoS2 demuestra una alta eficiencia y estabilidad para la reacción de evolución del hidrógeno a temperatura ambiente.
• Los 1T'-TMD son prometedores como soportes versátiles para otras aplicaciones catalíticas.