At bygge broer mellem atomer og lave katalysatorer af høj kvalitet

Svarende til det faktum, at en person ville handle anderledes, når han var alene, materialer kan også opnå unikke kvaliteter, når de adskilles i atom-niveau, blandt andet den forbedrede katalyserende evne.

Enkeltatoms katalysatorer har vist enorm katalyserende evne siden deres første optræden. Ved at fremstille 2-dimensionelle (2-D) enkeltatomede monolagskrystaller, forskere kan forvente at få katalysatorer med høj belastningstæthed af aktive steder samt stor stabilitet. Imidlertid, spørgsmålet heri er, at kun kantatomerne i 2-D monolaget har vist denne effekt, mens de fleste af atomerne er inde i basalplanet, hvilket kritisk begrænser effektiviteten af ​​katalysatorer i denne form.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , Prof. YAN Wenshengs team fra National Synchrotron Radiation Laboratory ved University of Science and Technology of China (USTC) ved det kinesiske videnskabsakademi, og samarbejdspartnere, etablerede broer mellem atomer og lavet katalysatorer af høj kvalitet.

Hvad forskerne gjorde, var at anvende den substituerende dopingmetode af magnetiske Co-ioner til at forberede prøver af Co-doping MoS ₂ monolag, betegnet som Co-MoS ₂ , og derefter karakterisere og undersøge dens katalyserende effekt på elektrokemisk hydrogenudviklingsreaktion (HER).

De dopede Co-ioner fungerer som broer mellem sulfatatomer, forbinder S-atomer i kantregionen og basalplanet og dermed, inducering af ferromagnetisk bestilling i Co-MoS ₂ . Det stærkt blandede elektronmønster mellem Co- og S-atomer gør det muligt for S inde i flyet at blive aktive steder under katalyseringsproceduren.

De udførte eksperimenter for at bekræfte en dramatisk øget udvekslingsstrømtæthed under HER i sur elektrolyt, tyder på den stærkt forbedrede elektriske katalyserende effekt af MoS ₂ sammenlignet med tidligere resultater.

Denne undersøgelse kan generaliseres til andre 2-D monolag, som kunne udvikles som enkelt-atom-lags katalysatorer ved at vække de oprindeligt inerte basalplane atomer ved at manipulere ferromagnetismen. Ligesom forarbejdningsmagikere, disse katalysatorer kan ændre, hvordan reaktioner fungerer.