Elektrokatalis karbon Janus dapat menyeimbangkan aktivitas intrinsik dan konduktivitas elektronik
Elektrokatalis berbasis karbon dianggap sebagai alternatif yang menjanjikan untuk katalis logam mulia yang canggih. Doping heteroatom dapat secara efektif membuat pusat katalitik yang sangat aktif, tetapi sayangnya, menghasilkan konduktivitas elektronik yang lebih rendah dan dengan demikian menghambat proses elektrokatalisis. Untuk mengatasi masalah ini, tim dari South China University of Technology mengembangkan elektrokatalis karbon Janus dengan tingkat doping heteroatom yang berbeda antara kedua belah pihak, yang dapat menyelesaikan konflik antara aktivitas intrinsik dan konduktivitas elektronik untuk meningkatkan kinerja dalam reaksi oksidasi hidrazin elektrokatalitik.
Elektrokatalisis memungkinkan transformasi energi listrik menjadi energi kimia. Kelancaran proses reaksi elektrokatalitik bergantung pada desain elektrokatalis dengan pusat yang sangat aktif dan konduksi elektron yang efisien. Bahan karbon mewakili kelas elektrokatalis yang penting. Hambatan utama untuk peningkatan kinerja bahan karbon adalah trade-off antara aktivitas intrinsik dan konduktivitas elektronik.
Sekarang, sebuah tim yang dipimpin oleh Prof. Yingwei Li di South China University of Technology mengatasi masalah ini dengan mengembangkan katalis berbasis karbon dengan struktur Janus. Elektrokatalis karbon Janus terdiri dari blok karbon yang didoping nitrogen konduktif (NC) dan nanosheet karbon yang didoping bersama nitrogen (BNC) yang aktif secara katalitik.
"Desain nanomaterial karbon Janus bukanlah tugas yang mudah. Bahan karbon biasanya dibuat dengan karbonisasi prekursor yang mengandung karbon. Namun, prekursor konvensional tidak memiliki kemampuan untuk mensintesis bahan karbon dengan struktur dan komposisi yang dapat disetel. Grup kami telah terlibat dalam pengembangan katalis yang efisien berdasarkan kerangka kerja logam-organik (MOF), kelas bahan dengan kemampuan desain tinggi, komposisi yang dapat disetel, dan distribusi atom yang teratur. Sifat-sifat menarik dari MOF memotivasi kami untuk merancang Janus MOF sebagai prekursor nanomaterial karbon Janus." Jelas Yingwei Li.
Para peneliti mengembangkan strategi "kliping molekuler dan penjahitan ulang" untuk pembangunan Janus MOF. Kristal ZIF-8 dipanaskan dalam larutan metanol asam borat. ZIF-8 perlahan-lahan terukir oleh asam borat untuk melepaskan ion dan ligan logam, diikuti oleh nukleasi dan pertumbuhan B-MOF pada ZIF-8 yang terukir. ZIF-8/B-MOF kemudian digunakan sebagai prekursor untuk sintesis Janus NC/BNC.
Sisi NC menampilkan tingkat doping yang lebih rendah dan dengan demikian konduktivitas elektronik yang lebih tinggi dibandingkan dengan sisi BNC. Namun, pihak BNC memiliki situs BO3yang aktif secara katalitik dengan aktivitas intrinsik yang lebih tinggi. Integrasi NC dengan BNC tidak hanya dapat memastikan konduktivitas elektronik yang tinggi dari hibrida, tetapi juga mendorong delokalisasi muatan lebih lanjut dari situs aktif di sisi BNC dengan aktivitas katalitik yang ditingkatkan. Dalam reaksi oksidasi hidrazin elektrokatalitik, NC / BNC menunjukkan aktivitas yang meningkat secara signifikan daripada rekan tunggal dan campuran fisik sederhana.
Mengingat keluarga besar MOF, tim percaya bahwa strategi templat MOF yang diusulkan dapat diperluas ke sintesis berbagai bahan karbon Janus dengan komposisi dan struktur yang dapat disetel. Ini diharapkan akan memperkaya kotak peralatan kimia dan nanoteknologi yang dapat disesuaikan untuk aplikasi potensial dalam stabilisator interfacial, pengiriman obat, dan katalisis transfer fase.
."¥¥¥".
."$$$".
No comments:
Post a Comment
Informations From: Pusing Blogger