A energia do hidrogênio é considerada uma solução promissora com alta densidade energética e zero emissão de poluição. Atualmente, o hidrogénio é derivado principalmente de combustíveis fósseis, o que aumenta o consumo de energia e as emissões de gases com efeito de estufa, dificultando os esforços para alcançar os objetivos de neutralidade carbónica.



A divisão eletroquímica da água usando energia renovável é um método ambientalmente sustentável para a produção de hidrogênio. Para melhorar a eficiência da produção de hidrogénio e reduzir o consumo de energia, é necessário encontrar catalisadores eficientes de reacção de evolução de hidrogénio (HER).

Metais do grupo da platina (Pt) são comumente usados ​​como catalisadores de HER devido à sua excelente atividade natural. No entanto, a escassez e o elevado custo destes recursos significam que limitaram a sua aplicação generalizada. Aumentar a utilização de átomos metálicos para desenvolver catalisadores de Pt de baixa carga é crucial. Recentemente, os catalisadores suportados têm sido considerados uma abordagem eficaz para minimizar a quantidade de carga de metais preciosos e manter a sua excelente atividade.

Os materiais MXene - com sua nanoestrutura em camadas, alta condutividade, boa hidrofilicidade e ricas propriedades químicas de superfície - encontraram amplas aplicações em catálise.

Um grupo de pesquisa incluindo Kai-Ling Zhou, Yang Yang, Yuhong Jin e Hao Wang da Universidade de Tecnologia de Pequim e Instituto de Ciência e Engenharia do Mar Profundo da Academia Chinesa de Ciências, fabricou catalisadores bimetálicos PtCo pequenos e altamente dispersos em MXene (PtCo/MXene) usando uma abordagem de redução passo a passo. Eles estudaram a atividade eletrocatalítica HER de PtCo/MXene em meio ácido.

A pesquisa foi publicada na revista Frontiers in Energy .

A equipe descobriu que a introdução de espécies Co alterou a estrutura eletrônica do sítio ativo e promoveu o desempenho catalítico do metal precioso Pt no HER. O catalisador PtCo/MXene exibe uma atividade HER superior com um baixo sobrepotencial de 60 e 152 mV em densidades de corrente de -10 e -100 mA/cm ² , respectivamente, e excelente durabilidade de trabalho na solução de 0,5 mol/L H₂ SO₄ médio.

O catalisador PtCo/MXene possui uma área superficial específica considerável e impedância mínima de transferência de carga. O cálculo DFT mostra que o bimetal PtCo pode promover a dessorção de H* e promover o processo HER em meio ácido.

Este trabalho fornece uma perspectiva valiosa para introduzir metais preciosos de baixa carga no MXene e garantir sua atividade e estabilidade.

Mais informações: Guangxun Chen et al, MXene apoiou o catalisador bimetálico PtCo para evolução de hidrogênio em condições ácidas, Frontiers in Energy (2024). DOI:10.1007/s11708-024-0925-9
Fornecido pela Imprensa de Ensino Superior