L’absence de catalyseurs dégageant de l’hydrogène rentables à base de Pt et de type Pt est un facteur majeur de l’application commerciale de l’électrolyse de l’hydrogène pendant des décennies. Les difficultés actuelles sont les suivantes: absence de solution simultanée de l’activité intrinsèque du catalyseur, densité du site actif, conductivité et conductivité. Stratégie pour les problèmes de stabilité: les catalyseurs à faible teneur en PT ou en Pt peuvent obtenir une application réelle dans la catalyse HER uniquement lorsque les problèmes de conductivité électronique, de densité de site actif, d'activité intrinsèque et de stabilité sont traités simultanément.
Récemment, Xing Wei, chercheur à l'Institut de chimie appliquée de Changchun de l'Académie chinoise des sciences, associé à Shanghai Light Source et à l'Université du Sud-Est pour lutter conjointement contre le système d'évolution de l'hydrogène MoS2, a lancé une méthode de dopage rédox à interface spontanée pour activer le disulfure de molybdène (MoS2) avec une faible quantité d'atomes de palladium. La surface inerte est constituée d’un matériau catalytique HER stable, peu coûteux et très efficace.Le dopage Pd remplace le site Mo, introduit simultanément des lacunes de soufre et induit une transition de phase de MoS2 pour former une structure 1T stable.Les calculs théoriques montrent qu’il est situé à proximité du site de palladium. L'atome de soufre présente une faible énergie d'adsorption de l'hydrogène (ΔGH = -0,02eV). Le MoS2 final dopé avec seulement 1% en poids de palladium présente un surpotentiel de très faible évolution de l'hydrogène (le surpotentiel correspondant à 10mA. Cm-2 n'est que de 78 mV). La densité de courant (805µA · cm-2) est échangée et elle a une bonne stabilité, ce qui permet de remplacer le Pt / C du commerce. À l'heure actuelle, le catalyseur présente les performances HER les plus élevées dans les matériaux à base de MoS2 dopés à l'hétéroatome, rapportés dans la littérature. Le développement a été publié dans Nature-Communication sur le sujet de l'activation chimique de MoS2 via un dopage interfacial au palladium atomique spontané en vue d'une production d'hydrogène efficace (Nature Communications, 2018, 1, 9). 2120).
En ce qui concerne les catalyseurs à faible teneur en Pt, le groupe de recherche a récemment étudié des nanoparticules de PtRu de surface enrichies en Pt, dans lesquelles la PtRu est partiellement intégrée à la surface des sphères de carbone afin de former un catalyseur à haute efficacité de dégagement d’hydrogène. Alliage PtRu (PtRu @ RFCS-6h) partiellement incorporé dans des billes de carbone en résine phénolique, le Pt précipite préférentiellement à la surface de l’alliage PtRu sous atmosphère réductrice à haute température pour former des nanoclusters de Pt de plus petite taille. Un grand nombre de sites catalytiques Pt sont prévus sous le principe de stabilité. Des expériences ont montré que le sur-potentiel HER du catalyseur PtRu @ RFCS-6h dans le système 0,5 MH2SO4 (19,7 mV et 43,1 mV respectivement à des densités de courant de 10 et 100 mA · cm-2), TOF (4.03H2s-1), la pente de Tafel (27.2mVdec-1) et la stabilité sont meilleures que les catalyseurs Pt / C du commerce. Les résultats montrent que les traces de nanoclusters enrichies à la surface de l'alliage PtRu peuvent être efficacement réduites. L'énergie d'adsorption de H. favorise la dissociation des protons hydratés.En outre, le procédé de préparation du catalyseur est simple, le chargement en Pt de métal précieux est inférieur de 99,9% à celui d'un catalyseur commercial Pt / C et son coût ne représente que 2% du catalyseur commercial Pt / C, qui est une alternative commerciale. / C offre la possibilité Les résultats sont publiés dans Energy & Environmental Science intitulé Performances électrocatalytiques améliorées pour la réaction d'évolution de l'hydrogène par l'enrichissement en surface d'un nanocluster de platine allié à du ruthénium in situ noyé dans du carbone (Energy & Environmental Science, 2018, 5, 11, 1232-1239).
Mécanisme du Pd dopant spontanément le MoS2
Structure et propriétés du catalyseur de Pt à charge ultra faible synthétisée
