Tədqiqatçılar tək atomlu katalizator (SAC) kimi volfram suboksidindən istifadə edərək katalitik aktivliyin artırılması üçün yeni strategiya təqdim ediblər. Metal platində (pt) hidrogen təkamül reaksiyasını (HER) əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıran bu strategiya yeni elektrokimyəvi katalizator texnologiyalarının inkişafına işıq salır.

Hidrogen qalıq yanacaqlara perspektivli alternativ kimi təqdim edilmişdir. Bununla belə, ənənəvi sənaye hidrogen istehsalı üsullarının əksəriyyəti əhəmiyyətli miqdarda karbon qazı və istixana qazlarını buraxaraq ekoloji problemlərə səbəb olur.

Elektrokimyəvi suyun parçalanması təmiz hidrogen istehsalı üçün potensial bir yanaşma hesab olunur. Pt elektrokimyəvi suyun parçalanmasında HER performansını yaxşılaşdırmaq üçün ən çox istifadə edilən katalizatorlardan biridir, lakin Pt-nin yüksək qiyməti və qıtlığı kütləvi kommersiya tətbiqləri üçün əsas maneə olaraq qalır.

Bütün metal növlərinin ayrı-ayrılıqda istənilən dəstək materialı üzərində səpələndiyi SAC-lar Pt istifadəsinin miqdarını azaltmağın bir yolu kimi müəyyən edilmişdir, çünki onlar səthə məruz qalmış Pt atomlarının maksimum sayını təklif edirlər.

Əsasən karbon əsaslı materiallarla dəstəklənən SAC-lara yönəlmiş əvvəlki tədqiqatlardan ilhamlanaraq, Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Departamentindən professor Jinwoo Linin rəhbərlik etdiyi KAIST tədqiqat qrupu dəstək materiallarının SAC-ların fəaliyyətinə təsirini araşdırdı.

Professor Li və onun tədqiqatçıları atomik dağılmış Pt üçün yeni bir dəstək materialı kimi mezoporoz volfram suboksidini təklif etdilər, çünki bunun yüksək elektron keçiriciliyi təmin edəcəyi və Pt ilə sinergetik təsir göstərəcəyi gözlənilirdi.

Onlar müvafiq olaraq karbon və volfram suboksid tərəfindən dəstəklənən tək atomlu Pt-nin performansını müqayisə etdilər. Nəticələr, dəstək effektinin volfram suboksid ilə baş verdiyini, volfram suboksidi ilə dəstəklənən tək atomlu Pt-nin kütləvi aktivliyinin karbon tərəfindən dəstəklənən tək atomlu Pt-nin aktivliyindən 2,1 dəfə və Pt-ninkindən 16,3 dəfə çox olduğunu ortaya qoydu. karbon tərəfindən dəstəklənən nanohissəciklər.

Komanda, volfram suboksiddən Pt-ə yük ötürülməsi yolu ilə Pt-nin elektron strukturunda dəyişiklik olduğunu göstərdi. Bu fenomen Pt və volfram suboksidi arasında güclü metal dəstək qarşılıqlı təsiri nəticəsində bildirildi.

Tədqiqat qrupunun bildirdiyinə görə, HER performansı təkcə dəstəklənən metalın elektron strukturunu dəyişdirməklə deyil, həm də başqa bir dəstək effekti, yayılma effekti yaratmaqla yaxşılaşdırıla bilər. Hidrogen sızması adsorbsiya edilmiş hidrogenin bir səthdən digərinə miqrasiya etdiyi bir hadisədir və Pt ölçüsü kiçildikcə daha asan baş verir.

Tədqiqatçılar volfram suboksidi ilə dəstəklənən tək atomlu Pt və Pt nanohissəciklərinin performansını müqayisə ediblər. Volfram suboksidi ilə dəstəklənən tək atomlu Pt, volfram suboksidi ilə dəstəklənən Pt nanohissəcikləri ilə müqayisədə hidrogen təkamülü üçün Pt kütlə aktivliyini 10,7 dəfə artıran daha yüksək dərəcədə hidrogen yayılma fenomeni nümayiş etdirdi.

Professor Li dedi: “Hidrogen istehsalında elektrokatalizanı yaxşılaşdırmaq üçün düzgün dəstək materialının seçilməsi vacibdir. Tədqiqatımızda Pt-ni dəstəkləmək üçün istifadə etdiyimiz volfram suboksid katalizatoru, yaxşı uyğunlaşdırılmış metal və dəstək arasındakı qarşılıqlı əlaqənin prosesin səmərəliliyini kəskin şəkildə artıra biləcəyini nəzərdə tutur.