A microscopia eletroquímica de células de varredura (SECCM) permite a geração de imagens e a análise quantitativa da reação de evolução de hidrogênio (HER) locais cataliticamente ativos em 1H MoS 2 monocamadas. Crédito:Kanazawa University
As propriedades dos dichalcogenetos de metais de transição 2-D estão atraindo muito interesse, e uma das razões é sua atividade catalítica. Em particular, melhores catalisadores são necessários para explorar o potencial da eletrólise da água - dividindo a água em seus elementos componentes - para fornecer armazenamento sustentável de energia.
"MoS 2 é um dos mais promissores catalisadores livres de metais raros preciosos para a reação de evolução de hidrogênio (HER), "apontam Yasufumi Takahashi, Mingwei Chen, e Tomokazu Matsue e seus colegas na Universidade de Kanazawa e outras instituições colaboradoras no Japão, os EUA e o Reino Unido em seus recentes Angewandte Chemie International Edition relatório. O trabalho destaca o papel da "microscopia eletroquímica de células de varredura" para a engenharia das propriedades catalíticas desses materiais 2-D.
Como os pesquisadores apontam, microscopia eletroquímica de varredura já se mostrou útil em investigações da atividade catalítica de MoS 2 monocamadas, que se concentraram nos efeitos da tensão, bem como as propriedades metálicas versus semicondutoras de diferentes fases microestruturais de MoS 2 na catálise HER. Esses estudos usaram um eletrodo em microescala para sondar a amostra quanto à atividade eletroquímica em função da localização com alta resolução espacial, devido às dimensões em microescala do eletrodo.
Em seus estudos de microscopia eletroquímica de células de varredura, Takahashi, Chen, Matsue e colegas usam uma nanopipeta como local, célula eletroquímica móvel para sondar a atividade eletroquímica na superfície em vez de um ultramicroeletrodo. Eles destacam a "técnica reprodutível e confiável de fabricação de nanossondas juntamente com a rápida caracterização eletroquímica devido à sua pequena corrente capacitiva" como vantagens adicionais desta forma de técnica de caracterização.
Os pesquisadores usaram uma nanopipeta com raio de 20 nm para estudar monocamadas triangulares de MoS 2 com uma fase microestrutural 1H, bem como heteroestruturas de MoS 2 e WS 2 . Cada floco tinha um comprimento lateral de cerca de 130 nm. As medições revelaram mudanças na atividade catalítica onde as bordas, características do terraço e heterojunções entre MoS 2 e WS 2 foram localizados, o que está de acordo com as sugestões de relatórios anteriores. Além disso, envelhecer a amostra teve um efeito perceptível, particularmente nas bordas.
Os pesquisadores concluem que seu estudo demonstra como é possível avaliar a atividade HER local de amostras catalíticas usando microscopia de células eletroquímicas de varredura. Eles sugerem que a técnica pode ser uma "ferramenta poderosa" para projetar a fase e a estrutura de amostras de dichalcogeneto de metal de transição 2-D para aplicações em catálise.
