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来自北卡罗来纳州立大学的研究人员，杜克大学和布鲁克霍夫国家实验室发现了硫化钼（MOS2）保持比以前认为作为生产氢气用作清洁能源的催化剂的承诺。具体来说，研究人员发现整个MOS的表面2可以用作催化剂，而不仅仅是材料的边缘。
“这里的关键是Mos的内在催化性能2据NC州和资深作者的副教授副教授临沂曹先生，临安曹说，临安曹先生曹说。“我们乐观地说，这可能是使氢的一步成为我们能源组合的大部分。”
氢气承诺清洁能量，仅生产水作为副产品。但要使氢气用作清洁能源，理想情况下，您可以将氢气与水隔离 - 唯一的副产品是氧气。
然而，从水中产生氢气的关键 - 一种称为氢气进化的过程 - 是一种有效的催化剂。目前，最好的催化剂是铂，这对于广泛使用而言过于昂贵。
氢进化催化剂的另一个候选者是MOS2，这既廉价且丰富。但它一直以为Mos2是有限的效用，基于常规智慧，只有MOS的边缘2充当催化剂 - 将大部分材料留出无活性。
但是，NC状态，公爵和布鲁克霍夫文的新发现表明，MOS2的表面可以设计成最大化材料的催化效率。这种效率的关键是MOS中的硫空位数量2。
如果你想到mos的晶体结构2作为常规间隔的钼和硫原子的网格，硫空的空位是当缺少其中一个硫原子时会发生的。
“我们发现，这些硫磺空缺在水中吸引了氢原子，恰好是正确的强度：吸引力足够强烈地将氢水从水分子中拉出，但是足够弱以使氢气脱落，”Cao说。
研究人员还发现MOS的晶界2已被研究群落推测的，用于催化活性活性为氢气进化，这可能仅提供琐碎的活性。晶界是结晶结构域之间的边界。
调查结果指向改善MOS催化性能的新方向2。目前，最常见的方式是增加边缘站点的数量，因为常规智慧只有边缘网站催化活跃。
“我们的结果表明，谷物边界不应该是在进行改善催化活动时考虑的因素，”Cao说。“改善催化活动的最佳方式是为硫磺空缺。mos的边缘2与硫空缺相比，在去除氢原子时仍有两倍。但很难在MOS中创造高密度的边缘2- 浪费了很多材料区域 - 而大量的硫空缺可以均匀地穿过材料。“
研究人员还发现，最大化MOS的催化效率，有一个“甜蜜点”2。
“当MOS中的7％到10％的硫位点之间，我们得到了最佳结果2空缺，“曹说。“如果你走高或低于该范围，催化效率明显下降。”
此外，研究人员发现MOS的晶体质量2优化硫空位的催化活性是重要的。高晶体质量MOS中的硫障碍2表现出比低晶体质量MOS的效率更好2，即使空缺的密度是一样的。
“为了获得硫磺空缺的最佳产出，MOS的晶体质量2需要很高，“李省，博士说。在NC州和纸的主要作者的学生。“理想的情景将均匀地分布在单个晶体MOS中的7至10％的硫空缺2电影。”
这项工作是使用mos的2只有三个原子厚的薄膜。使用这些工程化的薄膜，研究人员能够实现与先前的MOS2技术相当的催化效率，这些技术依赖于具有两个或三个程度的表面积。
“我们现在知道mos2Cao说，是我们预期的催化剂比我们预期的更加有前途的催化剂，并进行了进一步提高其效率的额外技术。““希望，这让我们更接近制作低成本的催化剂，至少与铂金一样好。”
本文，“MOS的所有催化活性部位2用于氢化，“发表在里面美国化学学会杂志。本文是由Yifei Yu，David Peterson，Abdullah Zafar，Raj Kumar，Frank Hunte和史蒂夫·香农队的国家统一;杜张，斯特凡诺柯拉罗和杜克的Weitao杨;和乔乔和y i朱的布鲁克海文国家实验室。
该工作是以能源科学办公室的支持，根据GRANTS DE-SC0012575和DE-SC0012704，以及在授予PHY1338917的国家科学基金会下。
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编辑注：研究摘要跟随。
“用于氢化的MOS2的所有催化活性部位”
作者：李国庆李，伊菲宇，大卫彼得森，阿卜杜拉Zafar，raj Kumar，Frank Hunte，Steve Shannon，北卡罗来纳州立大学林友曹;杜张，斯特凡诺柯拉罗和杜克大学杨龙;乔乔和yii朱，布鲁克汉国家实验室
发表：11月29日，美国化学学会杂志
迪伊：10.1021 / JACS.6B05940
抽象的：MOS2呈现出对氢进化反应（她）的有前途的低成本催化剂，但对其活性位点的理解仍然受到限制。在这里，我们为MOS2的所有可能的反应部位的催化活性提出明确的研究，包括边缘位点，硫空位和晶界。我们证明，除了众所周知的催化活性边缘位点之外，硫空位还为她提供另一个主要的活性位点，而晶界的催化活性较弱。边缘位点，硫空位和晶界的内在营业额频率（Tafel斜率）估计为7.5S-1（65-75mV / Dec），3.2 s-1（65-85 mV / Dec），和0.1 S-1（120-160 MV / DEC）。我们还表明，硫空位的催化活性强烈取决于空位的密度和局部结晶结构在障碍的附近。与边缘位点不同，其催化活性线性取决于长度，当空位密度在7-10％的范围内时，硫空位显示出最佳的催化活性。高结晶质量MOS2中的硫空位高于低结晶质量MOS2的空位，其可以与空位接近的不同局部晶体结构有关。
