2 en présence de catalyseurs à base de Pd. Le risque d'explosion potentiel de cette approche, cependant, entrave son application pratique.
La réaction électrochimique de réduction de l'oxygène via une voie à deux électrons représente une nouvelle stratégie décentralisée pour produire H 2 O 2 . Elle repose sur le développement d'électrocatalyseurs actifs et sélectifs. Les candidats de l'état de l'art sont les alliages Pt-Hg et Pd-Hg. Malgré leur activité massique relativement élevée et leur sélectivité en acides, ces alliages de métaux précieux sont peu susceptibles d'être utilisés à grande échelle en raison de leurs coûts prohibitifs et de leur toxicité (en raison de l'inclusion de Hg).
Plus récemment, des matériaux à base de carbone ont émergé et démontrent une activité et une sélectivité appréciables pour H 2 O 2 production en solution alcaline. Malheureusement, leurs potentiels sont également limités puisque H 2 O 2 est soumis à une décomposition rapide en milieu alcalin. Pour des applications pratiques, H 2 O 2 est plus largement utilisé dans les milieux acides avec une capacité d'oxydation plus forte. Par conséquent, il est hautement souhaitable de rechercher des électrocatalyseurs haute performance pour H sélective 2 O 2 production dans les acides.
Dans une nouvelle recherche publiée dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'Université de Soochow (Suzhou, Chine), l'Université de l'Académie chinoise des sciences (Pékin, Chine), Université normale de Nanjing (Nanjing, Chine) et Trinity College Dublin (Dublin, Irlande) ont travaillé ensemble, et signalé pour la première fois que le tellurure de molybdène (MoTe 2 ) les nanoflocons ont une performance remarquable pour H 2 O 2 production dans les acides.
MoTe 2 les nanoflocons ont été préparés via la méthode bien établie d'exfoliation en phase liquide à partir de MoTe en vrac 2 . La diffraction des rayons X et les analyses Raman ont mis en évidence que le produit avait une phase 2H hexagonale. La microscopie électronique à balayage et l'imagerie par microscopie électronique à transmission ont révélé que le MoTe exfolié 2 les nanoflocons avaient une distribution de taille latérale de 50 à 350 nm. De plus, les auteurs ont utilisé la microscopie électronique à transmission à balayage avec correction des aberrations pour élucider la structure atomique du MoTe 2 nanoflocons, et observé que leurs bords exposés, mais pas atomiquement pointu, étaient principalement le long des directions en zigzag avec de nombreux sites de liaison insaturés Mo et Te.
Lorsqu'il est étudié en tant que matériaux électrocatalyseurs dans O 2 -saturé 0,5 M H 2 DONC 4 Solution, MoTe 2 les nanoflocons mélangés à des nanofeuillets de graphène présentaient un potentiel d'apparition positif de 0,56 V par rapport à une électrode à hydrogène réversible et un H exceptionnel 2 O 2 sélectivité jusqu'à 93%. L'activité massique a également été calculée en normalisant le courant catalytique par rapport à la masse de catalyseur. Les auteurs ont constaté que la valeur se situait dans la plage de ~ 10-102 A g
-1
entre 0,3-0,45 V pour MoTe 2 , lequel, bien qu'ils ne soient pas aussi puissants que les alliages de pointe Pt-Hg et Pd-Hg, était supérieur aux alliages Au et aux matériaux à base de carbone.
Le professeur Yanguang Li qui a dirigé les expériences électrochimiques a noté que "l'activité de masse du MoTe exfolié 2 nanofeuilles à 0,4 V était de 27 A g
-1
—environ 7 à 10 fois supérieures à celles des alliages Au-Pd et du carbone dopé N." En plus de son activité et de sa sélectivité impressionnantes, MoTe 2 les nanoflocons ont également présenté une stabilité décente avec une perte de performance négligeable même après le test de durabilité accéléré et l'expérience de vieillissement pendant la nuit.
Afin de comprendre le résultat expérimental, les auteurs ont effectué des calculs de théorie fonctionnelle de la densité pour simuler les énergies d'absorption des principaux intermédiaires de réaction sur la surface du catalyseur. Ils ont constaté que le bord en zigzag de 2H MoTe 2 avait une liaison appropriée pour HOO* et une liaison faible pour O*, et donc favoriserait la réduction de O 2 à H 2 O 2 mais retarder sa nouvelle réduction à H 2 O. Prof. Yafei Li qui a dirigé les travaux théoriques a déclaré "MoTe 2 était vraiment unique pour sa capacité de réduction de l'oxygène à deux électrons, qui n'a pas été trouvé dans d'autres dichalcogénures de métaux de transition, y compris MoS 2 et MoSe 2 "
"Notre étude ici a dévoilé le potentiel inattendu de MoTe 2 nanoflocons comme électrocatalyseur à base de métaux non précieux pour H 2 O 2 production dans les acides, et pourrait ouvrir une nouvelle voie vers la conception du catalyseur pour cette réaction électrochimique difficile, " Le professeur Yanguang Li a commenté leur intéressante découverte.
