MoS2 con espesor controlado para evolución electrocatalítica de hidrógeno

Resumen

Disulfuro de molibdeno (MoS ₂ ) tiene una energía libre de adsorción de hidrógeno moderada, lo que la convierte en una excelente alternativa para reemplazar los metales nobles como catalizadores de reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER). El grosor de MoS ₂ puede afectar la estructura de la banda de energía y la ingeniería de la interfaz, que son la vía de acceso para ajustar SU rendimiento. En este trabajo, MoS ₂ películas con diferentes espesores se cultivaron directamente sobre el sustrato de carbono vítreo (GC) mediante deposición de capa atómica (ALD). El grosor del MoS ₂ Las películas se pueden controlar con precisión regulando el número de ciclos de ALD. El MoS ₂ preparado / GC se utilizó directamente como catalizador HER sin un aglutinante. Los resultados experimentales muestran que MoS ₂ con 200 ciclos ALD (el espesor de 14,9 nm) tiene el mejor rendimiento HER. Espesor excesivo de MoS ₂ las películas no solo conducen a la agregación de MoS ₂ denso nanohojas, lo que resulta en la reducción de los sitios activos, pero también conduce al aumento de la resistencia eléctrica, reduciendo la tasa de transferencia de electrones. MoS ₂ El crecimiento capa a capa sobre el sustrato mediante la tecnología ALD también mejora significativamente la fuerza de unión entre MoS ₂ y el sustrato, mostrando una excelente estabilidad HER.

Introducción

La energía del hidrógeno se ha convertido en una excelente opción para resolver la escasez de energía global y la contaminación ambiental debido a sus propias ventajas (como fuentes abundantes, alta densidad energética y solo agua como productos de combustión) [1, 2, 3]. La producción de hidrógeno por electrólisis del agua se considera una tecnología de producción de hidrógeno verde porque puede eliminar la dependencia de los combustibles fósiles que contienen carbono [4, 5]. Aunque la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER) puede producir hidrógeno, su alto consumo de energía y su bajo rendimiento siempre han sido una preocupación [6]. Los catalizadores de metales nobles a base de platino (Pt) han mostrado una fuerte actividad catalítica, pero sus precios más altos y sus menores reservas han impedido su aplicación en la industria [7]. Por lo tanto, explorar y desarrollar catalizadores de metales no nobles con abundantes reservas, bajo precio, alta eficiencia y durabilidad es una estrategia importante para promover la aplicación de la energía del hidrógeno, que se ha convertido en uno de los puntos críticos de investigación más importantes [8,9,10]. .

En la actualidad, se han desarrollado óxidos, sulfuros, fosfuros, nitruros, carburos, aleaciones y otros catalizadores de metales de transición para HER [11,12,13,14,15]. Entre ellos, el disulfuro de molibdeno (MoS ₂ ) tiene una actividad cercana a la del Pt en los sitios catalíticos y, en teoría, se convierte en un material sustituto del Pt preferido en los calcogenuros de metales no nobles [16]. A diferencia de la fase de volumen, el MoS ₂ bidimensional (2-D) con estructura en capas exhibe efectos de superficie únicos, efectos de tamaño pequeño y efectos macroscópicos de tunelización cuántica, lo que mejora en gran medida el rendimiento de HER relacionado [17, 18]. Sin embargo, el 2-D MoS ₂ es propenso a apilarse, lo que reduce el número de sitios activos de borde y afecta la producción de hidrógeno [19]. Para hacer un uso completo de los sitios activos de MoS ₂ , algunas capas de MoS ₂ se intenta fabricar. Los métodos de preparación habituales incluyen principalmente el método "de arriba hacia abajo" representado por la fuerza micromecánica de extracción, la intercalación de iones de litio, el método ultrasónico en fase líquida y el método "de abajo hacia arriba" representado por la descomposición térmica a alta temperatura, la deposición de vapor, método hidrotermal [20,21,22]. Entre ellos, "de arriba hacia abajo" es difícil de lograr una fabricación reproducible de alta eficiencia y el "de abajo hacia arriba" es relativamente controlable y tiene una amplia gama de aplicaciones. La deposición química en fase de vapor (CVD) es un método representativo en la fabricación de menos capas de MoS ₂ películas [23]. Aunque el MoS ₂ Las películas preparadas por CVD presentan una alta calidad, como una superficie plana, menos distorsión de celosía y otros defectos, CVD no puede producir MoS ₂ uniformemente en la superficie de una estructura con una relación de aspecto alta [24]. Además, debido a la baja estabilidad y la baja repetibilidad, el método CVD no se puede utilizar para fabricar MoS ₂ a gran escala.

Como método CVD especialmente modificado, la deposición de capa atómica (ALD) también se utiliza para fabricar materiales de película delgada [25]. En un ciclo de ALD, a través de una reacción química autolimitante, una reacción completa se interrumpe en dos semirreacciones [26]. Sólo cuando los sitios activos de la superficie se agotan, la primera mitad de la reacción se detiene, y luego procederá otra mitad de la reacción [27]. La reacción química de la película atómica recién fabricada está directamente determinada por la capa anterior, por lo que solo se puede depositar una capa de átomos por ciclo ALD [28]. Durante el proceso ALD, no solo se puede controlar con precisión el grosor de la película, sino que también se puede mantener bien la uniformidad de la película sobre el sustrato con morfología compleja [29]. Además, debido a que el proceso de fabricación no es sensible a la cantidad de precursor, ALD tiene una alta repetibilidad. Por lo tanto, ALD es adecuado para la fabricación controlada 2-D MoS ₂ películas [30].

En este trabajo, MoS ₂ con diferentes espesores se cultivaron de forma controlada sobre sustratos de carbono vítreo (GC) mediante tecnología ALD, y se utilizó directamente como catalizador para HER sin aglutinantes. El rendimiento de desprendimiento de hidrógeno de MoS ₂ / GC en solución ácida y también se analizó el mecanismo relacionado.

Métodos

El estudio actual tenía como objetivo mejorar el rendimiento de HER de MoS ₂ ajustando su grosor.

Materiales

Se compró carbón vítreo (GC, 15 mm x 10 mm x 1 mm) de Beijing Anatech Co., Ltd. Pentacloruro de molibdeno (MoCl ₅ , 99,6%) se compró a Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd. Sulfuro de hidrógeno (H ₂ S, 99,6%) y nitrógeno (N ₂ , 99,999%) se recibieron de Nanjing Special Gas Factory Co., Ltd.

Preparación de MoS ₂ en GC

Se utilizó GC con excelente conductividad como sustrato para la fabricación de las pocas capas de MoS ₂ película. El GC se limpió ultrasónicamente con acetona, etanol y agua desionizada durante 5 min, y luego se trató con plasma durante 5 min. El MoS ₂ La película se depositó en GC usando un equipo ALD comercial (Sunaletmr-100, Picosun). Antes del proceso de depósito, la cámara de reacción y la fuente de Mo se calentaron a 460 ° C y 210 ° C, respectivamente, y se estabilizaron durante una hora. Luego, MoCl ₅ y H ₂ S se inyectaron alternativamente en la cámara de reacción. El gas portador utilizado fue N ₂ y el caudal fue de 50 sccm. El tiempo de pulso para la fuente y la limpieza fue de 0,5 s, 30 s, 0,5 sy 30 s, respectivamente. Controlando el número de ciclos de ALD a 50, 100, 150, 200 y 250, la preparación de MoS ₂ Se lograron películas con diferentes espesores.

Caracterización

Se utilizó microscopio electrónico de barrido (SEM) para observar la morfología del catalizador mediante el instrumento Inspect-F50 (FEI), y el voltaje de aceleración fue de 20 kV. Se obtuvieron imágenes de microscopio electrónico de transmisión de alta resolución (HR-TEM) en un instrumento JEM-2100 (Olympus) y el voltaje de aceleración fue de 200 kV. Se empleó difracción de rayos X (XRD) para estudiar la estructura de la fase cristalina mediante Smartlab-3 (Rigaku). El espectrómetro Raman (Raman) se utilizó para el análisis de la composición de la superficie sólida mediante el instrumento XperRam C (Nanobase), y la longitud de onda de excitación es de 532 nm. Se utilizó microscopía de fuerza atómica (AFM, D-5A, Micronano) para probar la morfología y el grosor del MoS ₂ película.

Pruebas electroquímicas

Todas las mediciones electroquímicas se probaron en una estación de trabajo electroquímica CHI660E (CH Instruments). Las mediciones electroquímicas se realizaron en un sistema de tres electrodos. El contraelectrodo, el electrodo de referencia y el electrodo de trabajo son varilla de carbono, Ag / AgCl y MoS ₂ / GC respectivamente. La curva de polarización de producción de hidrógeno adopta una voltamperometría de barrido lineal (LSV), la velocidad de barrido es de 5 mV / s, el rango de barrido es de - 0,5 a 0 V y el electrolito es de 0,5 M H ₂ SO ₄ . Ninguna de las curvas de LSV se corrigió con iR. Mediante la ecuación de Nernst, todos los potenciales electroquímicos se convirtieron en voltajes de electrodo de hidrógeno reversible (RHE): E (RHE) = E (Ag / AgCl) + 0,159 V. Los rangos de frecuencia de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) son de 1 Hz a 100 kHz y el sobrepotencial es de 200 mV. La voltamperometría cíclica (CV) y la cronoamperometría (i-t) se utilizaron para estimar la estabilidad. La capacitancia electroquímica de doble capa ( C _dl ) adoptó la curva CV bajo diferentes velocidades de exploración. El rango de voltaje de prueba de CV fue de 0,1 a 0,2 V (frente a RHE), la frecuencia de exploración fue de 20 a 140 mV / s. El área superficial electroquímicamente activa (ECSA) se calculó a partir de la densidad de corriente específica mediante la siguiente relación:

$$ {{A}} _ {\ text {ECSA}} =\ frac {\ text {capacitancia ~ específica}} {\ text {40} ~ \ upmu {\ text {F}} \ cdot {\ text {cm }} ^ {- 2} ~ {\ text {percm}} _ {\ text {ECSA}} ^ {2}} $$

Resultados y discusión

Como se muestra en la Fig.1, MoS ₂ Se prepararon películas con diferentes espesores sobre el sustrato de GC mediante el ALD con MoCl ₅ y H ₂ S como precursores por debajo de 460 ° C. El MoS ₂ las películas preparadas a 50, 100, 150, 200 y 250 ciclos de ALD se denominaron 50ALD-MoS ₂ / GC, 100ALD-MoS ₂ / GC, 150ALD-MoS ₂ / GC, 200ALD-MoS ₂ / GC y 250ALD-MoS ₂ / GC respectivamente. MoS ₂ / GC se puede utilizar directamente como electrodo catalítico sin la necesidad de cargar el catalizador en otros electrodos a través de un aglutinante (Nafion), que es más propicio para la fabricación a gran escala y la aplicación práctica.

Representación esquemática de la síntesis controlada de MoS ₂ por ALD

De las imágenes SEM (Fig.2), se puede ver que el MoS ₂ Las películas preparadas por ALD sobre el sustrato GC tienen buena cobertura y consistencia. A medida que aumenta el número de ciclos, el MoS ₂ las películas se vuelven gradualmente más gruesas y los estados de agregación cambian de nanopartículas a nanohojas más grandes. Cuando el ciclo de ALD es bajo, MoS ₂ crece en una dirección paralela al sustrato, y cuando aumenta el número de ciclos, MoS ₂ crece verticalmente para formar nanohojas.

Imágenes SEM de a GC, b 50ALD-MoS ₂ / GC, c 100ALD-MoS ₂ / GC, d 150ALD-MoS ₂ / GC, e 200ALD-MoS ₂ / GC y f 250ALD-MoS ₂ / GC

El grosor del MoS ₂ en GC se determina midiendo el perfil de altura entre la película y el sustrato mediante un microscopio de fuerza atómica (AFM). De la Fig. 3a-e, a medida que aumenta el número de ciclos ALD (de 50 a 250), el grosor del MoS ₂ la película aumenta gradualmente (1,3, 5,7, 10,8, 14,9 y 17,2 nm, respectivamente). Cuando el número de ciclos ALD es 50, el espesor de MoS ₂ tiene aproximadamente dos capas, y MoS ₂ la película no es completamente continua. Cuando el número de ciclo ALD llega a 250, MoS ₂ forma partículas densas, lo que hace que se cubran parte de los sitios catalíticamente activos. Como se muestra en la Fig. 3f, cuando aumenta el número de ciclos, el espesor de MoS ₂ aumenta aproximadamente de forma lineal, de modo que el grosor de MoS ₂ se puede controlar con precisión. La tasa de fabricación promedio por ciclo ALD es de aproximadamente 0,69 Å.

Imágenes AFM de a 50ALD-MoS ₂ / GC, b 100ALD-MoS ₂ / GC, c 150ALD-MoS ₂ / GC, d 200ALD-MoS ₂ / GC y e 250ALD-MoS ₂ / GC. Las cifras insertadas corresponden al perfil de altura de las imágenes AFM en la posición de las flechas azules. f La relación entre el número de ciclos ALD y el espesor de MoS ₂

La Figura 4a es la imagen HR-TEM de 200ALD-MoS ₂ , y el espaciado de celosía de 0.64 nm corresponde al espaciado del plano cristalino (002) de MoS ₂ [31]. Además, hay algunos defectos en el MoS ₂ nanohojas, lo que favorece a ELLA. En la difracción de electrones en el área seleccionada (SAED), la capa interna pertenece al plano cristalino (100) con un espaciado de 0.26 nm, y la capa externa es el plano del cristal con un espaciado de 0.16 nm (110) (Fig. 4b). Se puede confirmar que la dirección del eje del cristal es la dirección (001), lo que indica que la muestra está compuesta por múltiples capas de 2-D MoS ₂ nanoflakes [32].

un Imagen HR-TEM y b difracción de electrones en el área seleccionada (SAED) de 200ALD-MoS ₂ película exfoliada del sustrato GC

El análisis XRD se realizó en el MoS ₂ nanohojas, y los resultados se muestran en la Fig. 5a. Comparando con la tarjeta estándar (JCPDScard No. 37-1492), se puede ver que el MoS ₂ películas tiene una estructura cristalina hexagonal de fase 2H. El pico de difracción a 2 θ =14,4 ° es agudo y fuerte, que corresponde al plano de celosía (002), lo que indica que el MoS ₂ tiene una pila multicapa [33]. El pico de difracción a 32,87 ° correspondiente al plano (100) solo aparece cuando el número de ciclos es superior a 200 ciclos, lo que indica que MoS ₂ las nanohojas tienen una estructura fuera del plano [34]. Excepto por el pico de carbono de la base GC a 16 ° y 43,7 ° correspondientes a los planos (002) y (100), no aparecieron otros picos de impurezas, lo que indica que hay menos impurezas en el producto y que la reacción es relativamente completa [35] .

un XRD y b Patrones Raman de GC y diferentes ciclos ALD MoS ₂ en GC

En el espectro Raman (Fig. 5b), los picos de vibración de 382 cm ⁻¹ y 404 cm ⁻¹ son causadas por E _2g ¹ y A _1g modos vibratorios de MoS ₂ , respectivamente. El E _2g ¹ corresponde a la vibración intramolecular de los átomos de S en relación con los átomos de Mo. La A _1g corresponde a sólo átomos S que vibran en la dirección opuesta fuera del plano [34]. La diferencia en la distancia de la posición del pico entre los dos picos de MoS ₂ es sensible al grosor del MoS ₂ película [36]. La diferencia de posición entre los dos picos de 50ALD-MoS ₂ / GC y 100ALD-MoS ₂ / GC mide 22,3 y 24,1 cm ⁻¹ , respectivamente. Muestra que MoS ₂ las películas se acumulan y se espesan en el proceso ALD, lo que también demuestra que el ALD es un método de preparación preciso y controlable.

Se utilizó un sistema estándar de tres electrodos para evaluar la actividad HER de MoS ₂ películas con diferentes espesores en 0.5 M H ₂ SO ₄ solución. Antes de la prueba de desprendimiento de hidrógeno, se utilizó la prueba CV para pretratar el electrodo para eliminar algunos contaminantes en la superficie del catalizador. Puede verse en la curva de polarización (Fig. 6a) que la densidad de corriente insignificante en la curva confirma que GC casi no tiene actividad catalítica. MoS ₂ con diferentes ciclos de ALD tiene una actividad catalítica significativamente diferente, lo que indica el efecto de MoS ₂ con diferentes espesores. La Figura 6b muestra el punto de cruce cuando la densidad de corriente es - 10 mA / cm ² . A medida que el número de ciclos ALD se amplía de 50 a 200, el rendimiento de HER del MoS ₂ / GC mejora gradualmente, porque la cantidad de MoS ₂ catalíticamente activo en el GC está aumentando. Cuando el número de ciclos de ALD siguió aumentando a 250, el rendimiento catalítico disminuyó, lo que se debió a la mala conductividad de MoS ₂ y agregación severa que resulta en un número menor de sitios activos expuestos. En general, los sitios catalíticos activos en la superficie del catalizador aumentarán a medida que aumentan los ciclos y tenderán a ser estables. Sin embargo, un MoS ₂ demasiado grueso Las películas pueden hacer que la conductividad del catalizador se deteriore y luego aumente el sobrepotencial. Por lo tanto, entre todos los catalizadores, 200ALD-MoS ₂ / GC muestra la mejor actividad HER, con un sobrepotencial de 266 mV cuando la densidad de corriente es -10 mA / cm ² .

un Curvas de polarización de las distintas muestras. b Histograma de potencial a la densidad de corriente de 10 mA / cm ²

La Figura 7a, b muestra las curvas de Tafel y las pendientes de Tafel de MoS ₂ con diferentes ciclos de ALD en GC. La pendiente de Tafel del catalizador se correlaciona negativamente con su rendimiento electroquímico. El orden de la pendiente Tafel de MoS ₂ catalizadores preparados con diferentes ciclos de ALD es:209 mV / dec (50ALD-MoS ₂ / GC)> 184 mV / dec (100ALD-MoS ₂ / GC)> 110 mV / dec (150ALD-MoS ₂ / GC)> 103 mV / dec (250ALD-MoS ₂ )> 96 mV / dec (200ALD-MoS2). El 200ALD-MoS ₂ / El catalizador GC tiene el mayor rendimiento de desprendimiento de hidrógeno y su tasa de transferencia de electrones también es la más rápida. Los resultados también confirmaron que el MoS ₂ / El paso de control de la velocidad de GC HER es la reacción de Volmer, es decir, el proceso de generación de átomos de hidrógeno adsorbidos [37]. Cuando el número de ciclos de ALD es 200, la cantidad de hidrógeno adsorbido en la superficie del catalizador aumenta obviamente, lo que es beneficioso para ELLA.

un Tafel plots y b Laderas de Tafel de MoS ₂ con diferentes ciclos de ALD en GC

El área activa electroquímica efectiva es muy importante para el rendimiento de HER del catalizador, y es proporcional a la doble capacitancia electroquímica ( C _dl ). El área electroquímica activa de los catalizadores se comparó midiendo el C _dl por CV, que proporcionó una base científica para la comparación del rendimiento de los catalizadores [38]. La Figura 8a – e muestra las curvas CV de MoS ₂ / GC con diferentes espesores a diferentes velocidades de escaneo (20–140 mV / s). El rango de voltaje de prueba de CV es 0.1–0.2 V (este rango de voltaje no produce corriente inducida de Faraday). Posteriormente, el valor 1/2 de la diferencia de densidad de corriente en el potencial intermedio y la velocidad de exploración se utilizan para hacer un diagrama de curva de ajuste lineal, y el valor de capacitancia electroquímica de doble capa del material se puede estimar a partir de la pendiente de la curva. . La Figura 8f muestra la relación lineal entre la densidad de corriente y la velocidad de exploración de MoS ₂ / GC. La C _dl de 50ALD-MoS ₂ / GC, 100ALD-MoS ₂ / GC, 150ALD-MoS ₂ / GC, 200ALD-MoS ₂ / GC y 250ALD-MoS ₂ / GC son 1,13, 1,32, 1,75, 3,11 y 2,65 mF / cm ² , respectivamente. En términos generales, el área activa de MoS ₂ aumenta con el aumento del grosor de MoS ₂ , pero la ECSA de 250ALD-MoS ₂ / GC es menor que el de 200ALD-MoS ₂ / GC, lo que indica que MoS ₂ excesivo Las nanohojas se agregarían entre sí para formar bloques y reducir los sitios activos.

Curvas CV de a 50ALD-MoS ₂ / GC, b 100ALD-MoS ₂ / GC, c 150ALD-MoS ₂ / GC, d 200ALD-MoS ₂ / GC y e 250ALD-MoS ₂ / GC medido en 0,5 M H ₂ SO ₄ en la región no faradaica con diferentes velocidades de exploración de 20 a 140 mV s ⁻¹ . f Diferencias de densidades de corriente anódica y catódica a 0,15 V frente a RHE como funciones de la velocidad de exploración

Con el fin de explorar en profundidad la influencia del número de ciclos de ALD en la actividad de HER, se utilizó el método electroquímico de impedancia de CA para realizar pruebas cinéticas de electrodos en diferentes muestras, como se muestra en la Fig. 9a. La resistencia a la transferencia de carga se correlaciona positivamente con el grosor de MoS ₂ , porque MoS ₂ tiene mala conductividad. La influencia de MoS ₂ El espesor en el desempeño de HER se analizó adicionalmente a partir del proceso de crecimiento de ALD (Fig. 9b). Cuando el grosor de MoS ₂ tiene menos de 3 capas, MoS ₂ crece en la dirección vertical, y el borde triangular de MoS ₂ es el principal sitio catalítico. Cuando el grosor de MoS ₂ es mayor que 3 capas, MoS ₂ el crecimiento cambiará de dentro del plano a fuera del plano, formando MoS ₂ en forma de nanohoja . Debido a la gran superficie específica y muchos sitios activos de las nanohojas, es beneficioso mejorar el rendimiento catalítico. Pero cuando el grosor de MoS ₂ supera los 15 nm, la resistencia excesiva reducirá la tasa de transferencia de electrones, lo que deteriorará el rendimiento electroquímico del catalizador.

un Diagrama de Nyquist de MoS ₂ con diferentes ciclos ALD. b Esquema que muestra el MoS ₂ vía de crecimiento y transporte de electrones para ELLA

La durabilidad y la estabilidad también son indicadores importantes para investigar el rendimiento de los electrocatalizadores [39]. En 0,5 M H ₂ SO ₄ electrolito, 200ALD-MoS ₂ / GC se escaneó continuamente por CV, y LSV se realizó después de 1000 ciclos. Puede verse en la Fig. 10a que cuando la densidad de corriente es -10 mA / cm ² , el sobrepotencial requerido antes de 1000 ciclos del catalizador es aproximadamente 0,26 V, y el sobrepotencial después de 1000 vueltas es aproximadamente 0,28. Además, la actividad de HER se atenúa ligeramente, lo que puede ser causado por una pequeña cantidad de catalizador que cae de la superficie del electrodo. Para estudiar más a fondo la durabilidad del MoS ₂ / Catalizador GC, la curva i-t del catalizador a una densidad de corriente de - 10 mA / cm ² durante 32 h se investigó. Como puede verse en la Fig. 10b, el potencial de 200ALD-MoS ₂ / GC disminuyó rápidamente en la etapa inicial de la reacción, lo que se debió principalmente a las burbujas formadas por la adsorción de H ⁺ en el electrolito de la superficie del electrodo no se desorbieron a tiempo en la etapa inicial de la reacción, por lo que se necesitaba un sobrepotencial mayor para mantener una densidad de corriente fija. Con la extensión del tiempo de reacción, la atenuación de la curva se vuelve gradualmente plana, lo que se debe principalmente a la estrecha concordancia entre la velocidad de formación de H ₂ burbujas en la superficie del electrodo y la tasa de desorción [40]. Pequeñas fluctuaciones en el i - t La curva se puede atribuir a la generación, acumulación y liberación de hidrógeno en la superficie del electrodo durante la reacción [41]. Los resultados muestran que el MoS ₂ La película fabricada por el método ALD está fuertemente adherida al sustrato y tiene buena estabilidad durante el HER. Como comparación, otros estudios sobre el rendimiento electroquímico de desprendimiento de hidrógeno de MoS ₂ Los nanomateriales basados en materiales se resumen en la Tabla 1. Se puede ver que el MoS ₂ preparado por ALD en este trabajo tiene un mejor rendimiento de HER que muchos MoS ₂ -materiales compuestos basados en MoS ₂ con un espesor adecuado se puede utilizar como un catalizador HER eficaz.

un Curva de polarización del electrodo medida antes y después de ciclos de 1000 CV. b Prueba de estabilidad de 32 h a una densidad de corriente de 10 mA / cm ²

Conclusiones

En resumen, MoS ₂ Las películas con diferentes espesores se depositaron de forma directa y precisa sobre el sustrato de GC controlando el número de ciclos en el proceso ALD. 200ALD-MoS ₂ / GC con un grosor de 14,9 nm muestra el mejor rendimiento de HER, y su sobrepotencial y pendiente Tafel son - 266 mV y 96 mV / dec ⁻¹ , respectivamente. La actividad catalítica de MoS ₂ primero mejora y luego se deteriora con el aumento de su espesor. Porque el denso MoS ₂ Las nanohojas se agregan entre sí para reducir los sitios activos y aumentar la resistencia. Además, el MoS ₂ Las películas preparadas por ALD se adhieren firmemente al sustrato, mostrando una excelente estabilidad. Este trabajo revela que el grosor apropiado de MoS ₂ películas es beneficioso para la optimización del rendimiento electrocatalítico, que tiene una gran inspiración para MoS ₂ para reemplazar los catalizadores de metales nobles para el desprendimiento de hidrógeno.