Изилдөөчүлөр вольфрам субоксиди бир атомдук катализатор (SAC) катары колдонуу менен каталитикалык активдүүлүктү жогорулатуунун жаңы стратегиясын көрсөтүштү. Металл платинасында (pt) суутектин эволюциялык реакциясын (HER) 16,3 эсе жакшырткан бул стратегия электрохимиялык катализаторлордун жаңы технологияларын иштеп чыгууга жарык чачат.

Суутек казылып алынган отунга келечектүү альтернатива катары айтылып келет. Бирок, кадимки өнөр жай суутек өндүрүү ыкмаларынын көбү көмүр кычкыл газынын жана парник газдарынын олуттуу көлөмүн бошотуу, экологиялык маселелер менен келет.

Сууну электрохимиялык бөлүү таза суутек өндүрүү үчүн потенциалдуу ыкма болуп эсептелет. Pt электрохимиялык сууну бөлүүдө HER натыйжалуулугун жакшыртуу үчүн эң көп колдонулган катализаторлордун бири, бирок Ptтин жогорку баасы жана жетишсиздиги массалык коммерциялык колдонмолорго негизги тоскоолдук болуп калууда.

Бардык металл түрлөрү каалаган колдоочу материалга жекече чачыратылган SACлар, Pt колдонуунун көлөмүн азайтуунун бир жолу катары аныкталган, анткени алар беттик Pt атомдорунун максималдуу санын сунуштайт.

Мурунку изилдөөлөрдөн шыктанган, негизинен көмүртектүү материалдар менен колдоого алынган SACларга багытталган, Химиялык жана биомолекулярдык инженерия бөлүмүнүн профессору Джинву Ли жетектеген KAIST изилдөө тобу колдоочу материалдардын SACлардын иштешине тийгизген таасирин изилдеген.

Профессор Ли жана анын изилдөөчүлөрү атомдук дисперстүү Pt үчүн жаңы колдоочу материал катары мезопороз вольфрам субоксиди сунуш кылышкан, анткени бул жогорку электрондук өткөргүчтүктү камсыз кылат жана Pt менен синергетикалык эффект берет деп күтүлгөн.

Алар тиешелүүлүгүнө жараша көмүртек жана вольфрам субоксиди менен колдоого алынган бир атомдук Pt көрсөткүчтөрүн салыштырышкан. Натыйжалар колдоо эффектиси вольфрам субоксиди менен болгондугун көрсөттү, мында вольфрам субоксиди менен колдоого алынган бир атомдуу Pt массасынын активдүүлүгү көмүртек менен колдоого алынган бир атомдуу Pt массасынын активдүүлүгүнөн 2,1 эсе жана Pt дан 16,3 эсе жогору болгон. көмүртек менен колдоого алынган нанобөлүкчөлөр.

Команда вольфрамдын субоксидинен Pt ге зарядды өткөрүү аркылуу Pt электрондук түзүмүнүн өзгөрүшүн көрсөттү. Бул кубулуш Pt менен вольфрам субоксидинин ортосундагы күчтүү металл-колдоочу өз ара аракеттенүүнүн натыйжасында билдирилди.

Изилдөө тобунун маалыматы боюнча, HER көрсөткүчү колдоого алынган металлдын электрондук түзүлүшүн өзгөртүү менен гана эмес, башка колдоо эффектиси, жайылуучу эффект аркылуу да жакшыртылышы мүмкүн. Суутектин төгүлүшү - бул адсорбцияланган суутек бир беттен экинчи бетке өтүүчү кубулуш жана ал Pt өлчөмү кичирейген сайын оңой пайда болот.

Окумуштуулар вольфрам субоксиди менен колдоого алынган бир атомдуу Pt жана Pt нанобөлүкчөлөрүнүн иштешин салыштырышкан. Вольфрам субоксиди менен колдоого алынган бир атомдук Pt суутектин төгүлүшүнүн жогорку даражасын көрсөттү, бул водороддун эволюциясы үчүн Pt массасынын активдүүлүгүн вольфрам субоксиди колдогон Pt нанобөлүкчөлөрүнө салыштырмалуу 10,7 эсеге чейин жогорулатты.

Профессор Ли мындай деди: «Туура колдоочу материалды тандоо суутек өндүрүшүндөгү электрокатализди жакшыртуу үчүн маанилүү. Биз изилдөөбүздө Ptди колдоо үчүн колдонгон вольфрам субоксидинин катализатору жакшы дал келген металл менен колдоонун ортосундагы өз ара аракеттенүү процесстин натыйжалуулугун кескин жогорулата турганын билдирет.