Tehokas vedyntuotanto helpoksi

Ymmärtää miten käyttää yksinkertaista, huoneen lämpötilassa tapahtuvaa käsittelyä muuttamaan rajusti materiaalien ominaisuuksia voi johtaa vallankumoukseen uusiutuvien polttoaineiden tuotannossa ja elektronisissa sovelluksissa.

Los Alamos National Laboratoryssä tehty tutkimustyö osoittaa, että yksinkertainen kemiallinen käsittely, tässä tapauksessa tippa laimennettua hydratsiinia (N2H4) vedessä, voi seostaa elektroneja suoraan puolijohteeseen, luoden yhden parhaista vedyn evoluution sähkökatalyytin", toteaa projektin vetäjä Gautam Gupta.

Uusiutuvaa energiantuotantoa haittaavien kalliiden jalometallikatalyyttien sijaan materiaalitieteen yhteisössä on lisääntynyt kiinnostus kerroksittaisien siirtymämetallin dichalcogenidesien (TMD) sähköisiin ja katalyyttisiin ominaisuuksiin.

Ne ovat pääasiassa metallisulfideja ja selenidejä (esim MoS2), joilla on kerroksittainen rakenne, joka mahdollistaa ainutlaatuisia mahdollisuuksia ja haasteita muokata sähköisiä ominaisuuksia ja toimintoja.

Tässä työssä laimeata hydratsiiniä lisättiin MoS2:een, mikä paransi merkittävästi sen sähkökatalyyttistä suorituskykyä. Tarkempi karakterisointi osoitti, että MoS2 muuttuu puolijohtavasta enemmän metallisempaan käyttäytymiseen.

Hydratsiinin toimiminen elektronien lisäaineena epäorgaanisissa puolijohteissa havaittiin jo 1970-luvulla, mutta itse muutosprosessista ei ole ollut täyttä ymmärrystä.

Tutkijoiden mukaan "Efficient hydrogen evolution in transition metal dichalcogenides via a simple one-step hydrazine reaction" tutkimusjulkaisu ei vain esitä yhden parhaista vedyntuotannon veden halkaisun sähkökatalyytin tällä hetkellä, mutta se myös avaa aivan uuden suunnan tutkimukselle sähkökemiassa ja puolijohdekomponenttien fysiikassa yleisesti.