Skanning av elektrokemisk cellmikroskopi (SECCM) möjliggör avbildning och kvantitativ analys av väteutvecklingsreaktion (HER) katalytiskt aktiva platser i 1H MoS 2 monoskikt. Upphovsman:Kanazawa University
Egenskaperna för 2-D-övergångsmetalldikalkogenider väcker stort intresse, och en av anledningarna är deras katalytiska aktivitet. Särskilt, bättre katalysatorer behövs för att utnyttja potentialen för vattenelektrolys - att dela upp vatten i dess beståndsdelar - för att ge hållbar energilagring.
"MoS 2 är en av de mest lovande dyrbara sällsynta metallfria katalysatorerna för väteutvecklingsreaktionen (HER), "påpekar Yasufumi Takahashi, Mingwei Chen, och Tomokazu Matsue och deras kollegor vid Kanazawa University och andra samarbetsinstitutioner i Japan, USA och Storbritannien i sina senaste Angewandte Chemie International Edition Rapportera. Arbetet belyser rollen som "skanning av elektrokemisk cellmikroskopi" för att konstruera de katalytiska egenskaperna hos dessa 2-D-material.
Som forskarna påpekar, skanning av elektrokemisk mikroskopi har redan visat sig användbart vid undersökningar av katalytisk aktivitet hos MoS 2 monoskikt, som har fokuserat på effekterna av belastning, liksom de metalliska kontra halvledande egenskaperna hos olika mikrostrukturella faser av MoS 2 på HER -katalys. Dessa studier använde en mikroskalelektrod för att sondera provet för elektrokemisk aktivitet som en funktion av plats med hög rumslig upplösning, på grund av elektrodens mikroskaldimensioner.
I deras undersökningar av elektrokemiska cellmikroskopistudier, Takahashi, Chen, Matsue och kollegor använder en nanopipett som lokal, rörlig elektrokemisk cell för att sondera den elektrokemiska aktiviteten på ytan istället för en ultramikroelektrod. De lyfter fram den "reproducerbara och pålitliga tekniken för att tillverka nanoprober tillsammans med snabb elektrokemisk karakterisering på grund av dess lilla kapacitiva ström" som ytterligare fördelar med denna form av karakteriseringstekniken.
Forskarna använde en nanopipett med en radie på 20 nm för att studera triangulära monoskikt av MoS 2 med en 1H mikrostrukturell fas, samt heterostrukturer av MoS 2 och WS 2 . Varje fling hade en sidolängd på cirka 130 nm. Mätningarna avslöjade förändringar i katalytisk aktivitet där kanter, terrassfunktioner och heterojunctions mellan MoS 2 och WS 2 befann sig, som instämmer i förslag från tidigare rapporter. Dessutom, åldrande av provet hade en märkbar effekt, särskilt i kanterna.
Forskarna drar slutsatsen att deras studie visar hur det är möjligt att utvärdera den lokala HER -aktiviteten hos katalytiska prover med hjälp av skanning av elektrokemisk cellmikroskopi. De föreslår att tekniken kan vara ett "kraftfullt verktyg" för att konstruera fasen och strukturen för 2-D-övergångsmetalldikalkogenidprover för tillämpningar i katalys.
