p Cientistas da Rice University que querem ganhar vantagem na produção e armazenamento de energia relatam que a encontraram no dissulfeto de molibdênio. p O laboratório do químico James Tour, do Rice, transformou a forma bidimensional do dissulfeto de molibdênio em um filme nanoporoso que pode catalisar a produção de hidrogênio ou ser usado para armazenamento de energia.

p O composto químico versátil classificado como um dichalcogeneto é inerte ao longo de seus lados planos, mas estudos anteriores determinaram que as bordas do material são catalisadores altamente eficientes para a reação de evolução de hidrogênio (HER), um processo usado em células de combustível para extrair hidrogênio da água.

p Tour e seus colegas descobriram uma maneira econômica de criar filmes flexíveis do material que maximizam a quantidade de borda exposta e têm potencial para uma variedade de aplicações orientadas a energia.

p A pesquisa do Rice aparece na revista Materiais avançados .

p O dissulfeto de molibdênio não é tão plano quanto o grafeno, a forma de carbono puro com a espessura de um átomo, porque contém átomos de molibdênio e enxofre. Quando visto de cima, parece grafeno, com linhas de hexágonos ordenados. Mas visto de lado, três camadas distintas são reveladas, com átomos de enxofre em seus próprios planos acima e abaixo do molibdênio.

p Esta estrutura de cristal cria uma borda mais robusta, e quanto mais vantagem, o melhor para reações catalíticas ou armazenamento, Tour disse.

p "Grande parte da química ocorre nas bordas dos materiais, "disse ele." Um material bidimensional é como uma folha de papel:uma grande planície com muito pouca borda. Mas nosso material é altamente poroso. O que vemos nas imagens é curto, Planos de 5 a 6 nanômetros e muitas bordas, como se o material tivesse perfurado todo o caminho. "

p O novo filme foi criado pelo Tour e pelos autores principais Yang Yang, um pesquisador de pós-doutorado; Huilong Fei, um estudante de graduação; e seus colegas. Catalisa a separação do hidrogênio da água quando exposto a uma corrente. "Seu desempenho como gerador HER é tão bom quanto qualquer estrutura de dissulfeto de molibdênio que já foi vista, e é muito fácil de fazer, "Tour disse.

p Enquanto outros pesquisadores propuseram matrizes de folhas de dissulfeto de molibdênio na borda, o grupo Rice adotou uma abordagem diferente. Primeiro, eles desenvolveram um filme de óxido de molibdênio poroso em um substrato de molibdênio por meio de anodização à temperatura ambiente, um processo eletroquímico com muitos usos, mas tradicionalmente empregado para engrossar camadas de óxido natural em metais.

p O filme foi então exposto a vapor de enxofre a 300 graus Celsius (572 graus Fahrenheit) por uma hora. Isso converteu o material em dissulfeto de molibdênio sem danos à sua estrutura tipo esponja nanoporosa, eles relataram.

p Os filmes também podem servir como supercapacitores, que armazenam energia rapidamente como carga estática e a liberam em uma explosão. Embora eles não armazenem tanta energia quanto uma bateria eletroquímica, eles têm longa vida útil e são amplamente utilizados porque podem fornecer muito mais energia do que uma bateria. O laboratório Rice construiu supercapacitores com os filmes; em testes, eles mantiveram 90 por cento de sua capacidade após 10, 000 ciclos de carga-descarga e 83 por cento após 20, 000 ciclos.

p “Vemos a anodização como uma rota para materiais para múltiplas plataformas na próxima geração de dispositivos de energia alternativa, "Tour disse." Estas podem ser células de combustível, supercapacitores e baterias. E demonstramos que dois desses três são possíveis com este novo material. "