المؤلف الأول: ليو منغمينغ
المؤلف المسؤول عن المراسلات: يي شنغ
عنوان: تسريع H إزالة امتزاز مفاعلات نانوية مجوفة من Mo2C عبر نقاط كربونية مزروعة في الموقع لتطور الهيدروجين الكهروكيميائي*
معامل التأثير: 14.0
رابط المقال: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.04.045
1. تقديم البروفيسور يي شنغ
نشر البروفيسور يي شنغ 58 بحثاً ذا صلة في مجلات دولية مثل جول, Angew. Chem. Int. Ed., مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية, المواد المتقدمة, المواد الوظيفية المتقدمةوغيره، بإجمالي استشهادات تجاوز 3200. في عام 2018، تم اختياره لبرنامج دعم المواهب الابتكارية لما بعد الدكتوراه في الصين ("برنامج بو شين")، وفي عام 2023، تم اختياره كأحد أبرز المواهب الشابة في مقاطعة آنهوي. وقد قاد مشاريع مثل البرنامج العام للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية، وصندوق العلوم للشباب التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية، وخطة آنهوي الرئيسية للبحث والتطوير.
02. خلفية البحث
للتصدي للتلوث البيئي وأزمة الطاقة الناجمة عن استهلاك الوقود الأحفوري، ثمة حاجة ملحة لتطوير مصادر طاقة نظيفة ومتجددة. تُعتبر طاقة الهيدروجين، بفضل انعدام انبعاثات الكربون فيها، وتجددها، وكثافة طاقتها العالية، البديل الأمثل للوقود الأحفوري. وقد برز التحليل الكهربائي للماء كتقنية واعدة لإنتاج الهيدروجين، وخضع لدراسات واسعة النطاق. حاليًا، تُستخدم المحفزات القائمة على المعادن النفيسة، مثل الإيريديوم والروثينيوم والبلاتين، بشكل شائع في أبحاث إنتاج الهيدروجين. إلا أن محدودية احتياطياتها وارتفاع تكلفتها يعيقان استخدامها على نطاق واسع. لذا، يُعد تطوير محفزات كهربائية اقتصادية وفعالة غير قائمة على المعادن النفيسة أمرًا بالغ الأهمية.
03. ملخص البحث
يتمتع كربيد الموليبدينوم (Mo2C) ببنية إلكترونية مشابهة للبلاتين، وهو محفز واعد غير ثمين لتفاعل إنتاج الهيدروجين (HER). مع ذلك، فإن امتزاز الهيدروجين القوي (H*) على مواقع الموليبدينوم يعيق تحسين أداء هذا التفاعل. في هذه الدراسة، قمنا بتصنيع مفاعلات نانوية مجوفة أحادية التشتت من Mo2C، حيث تم تنمية نقاط الكربون (CDs) موضعيًا على سطح Mo2C عبر تفاعلات الكربنة. من خلال محاكاة وتحليل العناصر المحدودة، أثبتنا أن CD@Mo2C يتمتع بخصائص انتشار ميزوسكوبية أفضل مقارنةً بـ Mo2C النقي. أظهرت المفاعلات النانوية المُحسَّنة CD@Mo2C أداءً ممتازًا في تفاعل إنتاج الهيدروجين في محلول إلكتروليتي قلوي، مع جهد زائد منخفض يبلغ 57 ملي فولت عند 10 ملي أمبير/سم²، متفوقًا بذلك على معظم المحفزات الكهربائية القائمة على Mo2C. علاوة على ذلك، أكدت تحليلات رامان وحيود الأشعة السينية (XRD) أن CD@Mo2C حافظ على استقرار كهروكيميائي ممتاز لأكثر من 240 ساعة. أشارت حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) إلى أن النقاط الكربونية أدت إلى إزاحة مركز نطاق d لمركب CD@Mo2C بعيدًا عن مستوى فيرمي، مما سهّل تفكك الماء وانطلاق ذرة الهيدروجين (H*). تقدم هذه الدراسة استراتيجية فعّالة لتصميم محفزات كهروكيميائية عالية النشاط لتفاعل اختزال الهيدروجين (HER) تعتمد على الموليبدينوم، وذلك من خلال تعديل قوة الرابطة Mo-H.
04. الأرقام والتحليل
5. المعدات المستخدمة في هذه الدراسة
تم توفير فرن الصندوق المستخدم في التجارب التي أجراها فريق بحث البروفيسور يي شنغ من قبل شركة كيمي للأجهزة. ويُعرب البحث عن شكره وتقديره لشركة آنهوي كيمي للأجهزة المحدودة لاختيارها منتجات كيمي للأجهزة.
