Folhas recém-descobertas de ‘cubos’ em nanoescala são excelentes catalisadores


31 de julho de 2024

(Notícias Nanowerk) Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio criaram folhas de calcogeneto de metallic de transição “cubos” conectados por átomos de cloro. Enquanto folhas de átomos foram amplamente estudadas, por exemplo grafenoo trabalho da equipe inova ao usar clusters em vez disso. A equipe conseguiu formar nanofitas dentro nanotubos de carbono para caracterização estrutural, enquanto também forma folhas de cubos em microescala que podem ser esfoliadas e sondadas. Estas mostraram ser um excelente catalisador para gerar hidrogênio.

Os resultados foram publicados em Materiais avançados (“Camada superatômica de Mo cúbico4S4 aglomerados conectados por reticulação de Cl”).Folhas recém-descobertas de ‘cubos’ em nanoescala são excelentes catalisadores<001>, <120> e <100> mostram o arranjo da nanofolha quando vista de diferentes direções, respectivamente. (Imagem: Tokyo Metropolitan College)

Os materiais bidimensionais são um avanço em nanotecnologiarealizando materiais com propriedades eletrônicas e físicas exóticas que são específicas para sua natureza semelhante a uma folha. Embora o grafeno seja bem conhecido, também tem havido muito foco em calcogenetos de metais de transição (TMCs), compostos de um metallic de transição e um elemento do grupo 16 como enxofre ou selênio. Por exemplo, nanofolhas de TMCs demonstraram ser capazes de emitir luz e apresentar excelente desempenho como transistores.

Mas enquanto os avanços estão sendo feitos em um ritmo acelerado, na maioria dos casos, tem sido sobre fazer com que átomos formem a estrutura cristalina correta em geometrias semelhantes a folhas. Uma equipe de pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio liderada pelo Professor Assistente Yusuke Nakanishi foi inspirada a tentar uma abordagem diferente: é possível usar clusters TMC em vez disso e organizá-los em padrões bidimensionais? Essa nova rota para montar nanofolhas produziria uma classe totalmente diferente de nanomateriais.Diferentes maneiras de organizar molibdênio e enxofre(a) Aglomerado superatômico cúbico de átomos de molibdênio e enxofre. (b) Estrutura convencional “cúbica de face centrada” (como em cloreto de sódio, sal de cozinha) e estrutura de clatrato conforme relatado em materiais a granel. (Imagem: Universidade Metropolitana de Tóquio)

A equipe concentrou seus esforços em aglomerados cúbicos “superatômicos” de molibdênio e enxofre. Eles cultivaram seu materials a partir de um vapor de cloreto de molibdênio (V) e enxofre nos confins nanométricos de nanotubos de carbono. As nanofitas cultivadas são bem isoladas e podem ser claramente visualizadas usando microscopia eletrônica de transmissão (MET). Eles confirmaram que seu materials consistia em “cubos” isolados de sulfeto de molibdênio conectados por átomos de cloro, distintos das estruturas cúbicas encontradas em materiais a granel.

Mas para que o materials seja útil em aplicações, ele precisa ser feito em dimensões maiores. No mesmo experimento, a equipe encontrou um materials escamoso revestindo o inside do tubo de reação de vidro. Ao separar o sólido das paredes, eles descobriram que ele period feito de flocos relativamente grandes em microescala compostos dos mesmos aglomerados superatômicos dispostos em um padrão hexagonal.nanofitas em nanotubos de carbono(a) Esquema de nanofita confinada de aglomerados cúbicos ligados por átomos de cloro. (b) Shut up de imagem de microscopia eletrônica de transmissão de varredura (STEM) e (c) uma visão de menor ampliação, mostrando confinamento em nanotubos de carbono. (Imagem: Universidade Metropolitana de Tóquio)

Embora a equipe tenha apenas começado a explorar o potencial de seu novo materials, eles já mostraram teoricamente que a mesma estrutura sob pequenas tensões poderia emitir luz. Eles também descobriram que ela pode ser um catalisador eficaz para a reação de evolução de hidrogênio (HER), mais comumente vista quando o hidrogênio é gerado quando uma corrente passa pela água. Comparado com dissulfeto de molibdênioem si um materials catalítico promissor, o novo materials em camadas apresentou corrente significativamente maior em tensões mais baixas quando testado, indicando maior eficiência.

Embora ainda haja mais por vir, sua nova abordagem para montar nanofolhas promete uma gama completa de novos materiais projetados racionalmente com novas funções interessantes.

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *