Síntesis rápida de sales fundidas de sulfuros dopados con mo controlados por fase para la división del agua

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los sulfuros de metales de transición son electrocatalizadores clave para la electrólisis del agua.
• Los métodos convencionales de síntesis de estos catalizadores a menudo requieren mucho tiempo.
• El desarrollo de rutas de síntesis eficientes y rápidas es crucial para las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo método de moldeado de sal a baja temperatura para la fabricación de electrocatalizadores.
• Para sintetizar matrices de nanocables de sulfuro de Mo-dopado independientes (Mo-Ni₃S₂@Ni₉S₈/NF) en espuma de níquel (NF).
• Evaluar el rendimiento electrocatalítico del material sintetizado para la electrólisis del agua.

Principales métodos:

• Fabricación en un solo paso mediante un método rápido de sal fundida a baja temperatura (30 min.).
• Caracterización mediante difracción de rayos X (XRD) y espectroscopia Raman.
• Mediciones electroquímicas, incluido el exceso de potencial, las pruebas de estabilidad y el rendimiento del electrolizador.
• Cálculos de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) para conocimientos mecanicistas.

Principales resultados:

• Sintetizó con éxito Mo-Ni₃S₂@Ni₉S₈/NF con el dopaje de Mo que mejora el NiS a Ni₉S₈.
• Se obtienen potenciales excesivos bajos: 320 mV para OER (100 mA cm-2) y 248 mV para HER (50 mA cm-2).
• Se ha demostrado una excelente estabilidad (> 50 h) y una catálisis bifuncional eficiente en un electrolizador alcalino (10 mA cm^-2 a 1,51 V).
• Los cálculos de DFT confirmaron una mayor actividad debido a una adsorción de hidrógeno optimizada y una reducción del exceso de potencial OER.
• El dopaje de Mo promovió la formación de la fase catalíticamente superior de NiOOH durante la reconstrucción de la superficie.

Conclusiones:

• El método de sales fundidas rápidas es eficaz para sintetizar electrocatalizadores de alto rendimiento.
• Ni₃2@Ni₉S₈/NF dopado con Mo exhibe una actividad bifuncional superior y una estabilidad para la electrólisis del agua.
• Este enfoque reduce significativamente el tiempo de síntesis, allanando el camino para la producción práctica de electrocatalisadores.