Billedbehandlingsteknik giver katalytisk 2-D materialeteknik et bedre udsyn

Egenskaberne af 2-D overgangsmetal dichalcogenider tiltrækker stor interesse, og en af ​​grundene er deres katalytiske aktivitet. I særdeleshed, der er behov for bedre katalysatorer for at udnytte potentialet ved vandelektrolyse - spaltning af vand i dets komponentelementer - for at give bæredygtig energilagring.

"MoS ₂ er en af ​​de mest lovende dyrebare sjældne metalfrie katalysatorer til hydrogenudviklingsreaktionen (HER), " påpeg Yasufumi Takahashi, Mingwei Chen, og Tomokazu Matsue og deres kolleger ved Kanazawa University og andre samarbejdsinstitutioner i Japan, USA og Storbritannien i deres seneste Angewandte Chemie International Edition rapport. Arbejdet fremhæver rollen som "scanning elektrokemisk cellemikroskopi" til at konstruere de katalytiske egenskaber af disse 2-D materialer.

Som forskerne påpeger, scanning elektrokemisk mikroskopi har allerede vist sig nyttig i undersøgelser af den katalytiske aktivitet af MoS ₂ monolag, som har fokuseret på virkningerne af belastning, såvel som de metalliske versus halvledende egenskaber af forskellige mikrostrukturelle faser af MoS ₂ på HENDES katalyse. Disse undersøgelser brugte en mikroskalaelektrode til at sondere prøven for elektrokemisk aktivitet som en funktion af placering med høj rumlig opløsning, på grund af elektrodens mikroskala dimensioner.

I deres scanning elektrokemiske cellemikroskopi undersøgelser, Takahashi, Chen, Matsue og kolleger bruger en nanopipette som lokal, bevægelig elektrokemisk celle til at sondere den elektrokemiske aktivitet på overfladen i stedet for en ultramikroelektrode. De fremhæver den "reproducerbare og pålidelige teknik til fremstilling af nanoprober sammen med hurtig elektrokemisk karakterisering på grund af dens lille kapacitive strøm" som yderligere fordele ved denne form for karakteriseringsteknikken.

Forskerne brugte en nanopipette med en radius på 20 nm til at studere trekantede monolag af MoS ₂ med en 1H mikrostrukturfase, samt heterostrukturer af MoS ₂ og WS ₂ . Hver flage havde en sidelængde på omkring 130 nm. Målingerne afslørede ændringer i katalytisk aktivitet, hvor kanter, terrassefunktioner og heteroforbindelser mellem MoS ₂ og WS ₂ var placeret, hvilket stemmer overens med forslagene i tidligere rapporter. Ud over, ældning af prøven havde en mærkbar effekt, især i kanterne.

Forskerne konkluderer, at deres undersøgelse viser, hvordan det er muligt at evaluere den lokale HER-aktivitet af katalytiske prøver ved hjælp af scanning elektrokemisk cellemikroskopi. De foreslår, at teknikken kan være et "kraftfuldt værktøj" til at konstruere fasen og strukturen af ​​2-D overgangsmetal dichalcogenid prøver til anvendelse i katalyse.