Premier auteur : Liu Mengmeng
Auteur correspondant : Ye Sheng
Titre: Accélération H Désorption de nanoréacteurs creux de Mo2C via des points quantiques de carbone cultivés in situ pour l'évolution électrocatalytique de l'hydrogène*
Facteur d'impact : 14,0
Lien vers l'article : https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.04.045
01. Présentation du professeur Ye Sheng
Le professeur Ye Sheng a publié 58 articles connexes dans des revues internationales telles que Joule, Angew. Chem. Int. Ed., Journal de la Société américaine de chimie, Adv. Mater., Adv. Funct. Mater.Il est l'auteur de plusieurs articles et d'autres publications, totalisant plus de 3 200 citations. En 2018, il a été sélectionné pour le Programme chinois de soutien aux jeunes talents en innovation postdoctorale (« Programme Bo Xin ») et, en 2023, il a été nommé parmi les jeunes talents les plus prometteurs de la province d'Anhui. Il a dirigé des projets financés par le Programme général de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine, le Fonds pour la science des jeunes de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et le Plan provincial de recherche et développement d'Anhui.
02. Contexte de la recherche
Pour remédier à la pollution environnementale et à la crise énergétique engendrées par la consommation d'énergies fossiles, il est urgent de développer des sources d'énergie propres et renouvelables. L'hydrogène, grâce à ses émissions de carbone nulles, son caractère renouvelable et sa haute densité énergétique, est considéré comme la meilleure alternative aux énergies fossiles. L'électrolyse de l'eau s'est imposée comme une technologie prometteuse de production d'hydrogène et a fait l'objet de nombreuses études. Actuellement, les catalyseurs à base de métaux précieux tels que l'iridium, le ruthénium et le platine sont couramment utilisés dans la recherche sur la production d'hydrogène. Cependant, leurs réserves limitées et leur coût élevé freinent leur application à grande échelle. Par conséquent, le développement d'électrocatalyseurs économiques et performants à base de métaux non précieux est impératif.
03. Résumé de l'article
Le carbure de molybdène (Mo₂C) possède une structure électronique similaire à celle du platine et constitue un catalyseur prometteur, sans métaux précieux, pour la réaction de dégagement d'hydrogène (HER). Cependant, la forte adsorption de H* sur les sites Mo limite l'amélioration des performances de la HER. Dans cette étude, nous avons synthétisé des nanoréacteurs creux monodispersés de Mo₂C, dans lesquels des points quantiques de carbone (CDs) ont été déposés in situ sur la surface de Mo₂C par carburation. Grâce à des simulations et analyses par éléments finis, nous avons démontré que CD@Mo₂C présente de meilleures propriétés de diffusion mésoscopique que le Mo₂C pur. Les nanoréacteurs CD@Mo₂C optimisés ont montré d'excellentes performances pour la HER en milieu alcalin, avec un faible surpotentiel de 57 mV à 10 mA cm⁻², surpassant ainsi la plupart des électrocatalyseurs à base de Mo₂C. De plus, les analyses Raman et de diffraction des rayons X (DRX) ont confirmé l'excellente stabilité électrochimique de CD@Mo₂C pendant plus de 240 heures. Les calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont indiqué que les points quantiques de carbone décalent le centre de la bande d de CD@Mo₂C par rapport au niveau de Fermi, facilitant ainsi la dissociation de l'eau et la désorption de H*. Cette étude propose une stratégie pertinente pour la conception d'électrocatalyseurs HER à base de molybdène à haute activité, en modulant la force de la liaison Mo-H.
04. Chiffres et analyse
05. Matériel utilisé dans cette étude
Le four à moufle utilisé lors des expériences menées par l'équipe du professeur Ye Sheng a été fourni par Kemi Instrument. Cet article remercie tout particulièrement Anhui Kemi Instrument Co., Ltd. pour son choix et sa reconnaissance des instruments Kemi.
