Actividad de reacción de reducción de oxígeno mejorada y tendencias biperiódicas de lantánidos.

Feb 12, 2024

27 de junio de 2023

Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

verificado

publicación revisada por pares

fuente confiable

corregir

por Zhang Nannan, Academia China de Ciencias

Un grupo de investigación dirigido por el Prof. Wang Liping en el Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia de Ciencias de China ha informado sobre la actividad mejorada de la reacción de reducción de oxígeno (ORR) y las tendencias químicas biperiódicas del disulfuro de molibdeno dopado con lantánidos (Ln -MoS2). El estudio fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza.

MoS2 tiene amplias perspectivas de aplicación en catálisis, lubricación sólida, optoelectrónica y otros campos. Se pueden dopar varios lantánidos (Ln), como Sm, Eu, Dy, Ho, Er e Yb, etc., en MoS2 para modificar sus propiedades fisicoquímicas.

Al reducir el O2 a H2O, la reducción del oxígeno en la superficie desempeña un papel fundamental en el rendimiento y la vida útil de los materiales, revestimientos y dispositivos funcionales basados ​​en Ln-MoS2, como la eficiencia de la pila de combustible y la corrosión galvánica del dispositivo. Explorar la actividad ORR en la superficie de Ln-MoS2 y su mecanismo de química orbital puede proporcionar orientación para el diseño de aplicaciones prácticas, una regulación precisa del rendimiento y una protección eficaz de los sistemas de Ln-MoS2.

A través de cálculos de la teoría de la densidad funcional, los investigadores investigaron el proceso ORR en las 15 superficies de Ln-MoS2 (Ln = La ~ Lu).

El dopaje de Ln mejoró significativamente la actividad ORR en superficies de Ln-MoS2. Además, se observó una fascinante tendencia química biperiódica moduladora de la actividad ORR.

Además, el efecto del agua en la interfaz f/líquido suelto se simuló con precisión basándose en las estadísticas termodinámicas. También se realizaron simulaciones de la curva de polarización potencial-actual para revelar cuantitativamente la actividad ORR y guiar eficazmente los experimentos relacionados.

Un análisis en profundidad de la estructura electrónica reveló que la mejora de la actividad de ORR se puede atribuir a un mecanismo de emparejamiento de estado de defecto, que estabiliza selectivamente los adsorbatos de hidroxilo e hidroperoxilo en Ln-MoS2, reduciendo así significativamente la barrera energética de ORR.

Además, se propuso un mecanismo de química orbital genérico de los sistemas Ln-MoS2, que ayuda a explicar las tendencias biperiódicas intrínsecas observadas en diversas propiedades electrónicas, termodinámicas y cinéticas.

Este trabajo arroja luz sobre el diseño de materiales superiores basados ​​en Ln-MoS2 y sistemas relacionados con aplicaciones prometedoras y perspectivas comerciales en electrocatalizadores, nanodispositivos optoelectrónicos y recubrimientos anticorrosión.

Más información: Yu Hao et al, MoS2 dopado con lantánidos con actividad de reducción de oxígeno mejorada y tendencias químicas biperiódicas, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39100-5

Información de la revista:Comunicaciones de la naturaleza

Proporcionado por la Academia China de Ciencias