محققان دانشگاه استانفورد موفق به ساخت کاتاليست جديدي براي به اصطلاح واکنش سير تکاملي هيدروژن شدند.




اين کاتاليست که از نانوذرات دي‌سولفيد موليبدن رشد يافته بر روي گرافن ساخته شده، ممکن است که براي کاربردهاي صنعتي در مقياس بزرگ در آينده، جايگزين واقعي براي پلاتين گران‌قيمت باشد.

هيدروژن مي‌تواند جايگزين زيست‌سازگاري براي سوخت‌هاي فسيلي مرسوم باشد، بويژه اگر به صورت الکتروشيميايي از آب دريا توليد شود.

با اين حال قبل از آن، دانشمندان نياز دارند که براي افزايش راندمان واکنش هيدروژن الکتروشيميايي(HER) کاتاليست‌هاي پيشرفته‌اي بسازند. امروزه، موثرترين کاتاليست HER، آنهايي هستند که از فلزات گروه پلاتين ساخته مي‌شوند؛ اما اين فلزات گران هستند.


اکنون هونگجي داي و همکارانش نشان داده‌اند که صفحه‌هاي اکسيد گرافن انعطاف‌پذير را مي‌توان بعنوان يک بستر ايده‌آل براي نانوذرات دي‌سولفيد موليبدن استفاده کرد.

هيبريد دي‌سولفيد موليبدن \ اکسيد گرافن احياء شده حاصله فعاليت الکتروکاتاليستي بسيار بالايي براي HER دارد. فعاليت اين کاتاليست بسيار بهتر از فعاليت کاتاليست‌هاي دي‌سولفيد موليبدن توليد شده بدون گرافن است.

شيب تافل که نشان‌دهنده سرعت يک واکنش الکتروشيميايي است، براي اين نانوکاتاليست برابر با 41 mV/decade است که از فعاليت کاتاليست‌هاي دي‌سولفيد موليبدن بسيار بيشتر است.

اين مقدار از تعداد زياد سايت‌هاي کناره کاتاليستي روي نانوذرات دي‌سولفيد موليبدن و اين حقيقت که اين ماده با شبکه گرافني زيرين به خوبي جفت مي‌شود، ناشي شده است.

بعلاوه اين کاتاليست هيبريدي اضافه‌ولتاژ کوچکي و چگالي جريان بزرگي دارد و حتي بعد از 100 چرخه فعال باقي مي‌ماند. داي گفت که کاتاليست‌هاي مرسوم از قبيل پلاتين و پالاديوم اگرچه خيلي کارآمد، اما گران‌قيمت هستند.

بواسطه داشتن عملکرد خوب و هزينه پايين اين نانوکاتاليست هيبريدي، ما مي‌توانيم پيش‌بيني کنيم اين کاتاليست در کاربردهاي صنعتي آينده احتمالا جايگزين فلزات گران‌قيميت قبلي شود.

اين محققان کاتاليست‌هاي هيبريدي خود را طي واکنش سولووترمال(solvothermal) تتراتيوموليبدات آمونيوم (NH4MoS4) و هيدرازين در محلول دي‌متيل‌فرمايدِ اکسيد گرافن در دماي 200 درجه سلسيوس براي يک شب ساختند.


در طول اين فرآيند، اکسيد گرافن به اکسيد گرافن احياء شده (RGO) و (NH4MoS4) به دي‌سولفيد موليبدن روي RGO بوسيله هيدرازين احياء شدند.


جزييات اين کار تحقيقاتي در مجله‌ Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.