Thảo luận mối tương quan cấu trúc hoạt tính xúc tác của CoMoS

Một phần của tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác điện hóa trên cơ sở sulfide và selenide của kim loại chuyển tiếp định hướng ứng dụng điều chế hydro từ nước (Trang 126 - 127)

Đối với các xúc tác trên cơ sở Mo, vai trò của các sai hỏng cấu trúc đối với hoạt tính HER đã được thảo luận trong các nghiên cứu trước đây Nghiên cứu đối với MoS2 được thực hiện bởi TS Ying Yin và các cộng sự [170] sử dụng kết hợp phương pháp hủy positron và các phương pháp khác Tác giả đã kết luận: sai hỏng dạng thiếu S (cùng với vị trí cạnh biên tinh thể) đóng vai trò quyết định, cải thiện hoạt tính HER của MoS2 dạng 1T và cấu trúc xốp dạng 1T Trong một nghiên cứu khác của Zhaoyan Luo và các cộng sự [171], khi pha tạp 1% Pd, vị trí sai hỏng dạng thiếu Mo (bị chiếm chỗ bởi Pd) và sai hỏng thiếu S đã cải thiện đáng kể hoạt tính xúc tác của MoS2 Tuy nhiên, vai trò cụ thể của các dạng sai hỏng này chưa được thảo luận

Các kết quả nghiên cứu trên đây với CoMoS cho thấy, trong cả môi trường axit và môi trường trung tính, các xúc tác CoMoS (Co/Mo 1,12) khảo sát đều có hoạt tính tốt hơn MoS2,46 Điều này có thể được giải thích do sự tạo thành pha CoMoS, trong đó Co chiếm các vị trí Mo-monovacancy, tạo thành liên kết Co-S-Mo trong đó S đóng vai trò cầu nối giữa 2 tâm CoII và MoIV/V Các nghiên cứu trước đây chỉ rõ, trong vật liệu MoS2 thì bề mặt (basal plane) không có hoạt tính xúc tác; tâm xúc tác nằm ở hai cạnh trong đó cạnh Mo (có thể hiểu là S-vacancy) có hoạt tính tốt hơn cạnh S (hiểu là Mo-vacancy) [43, 100] Theo đó năng lượng tự do Gibbs cho quá trình hấp thụ hydro tại S-vacancy là 0,1 eV và tại Mo-vacancy là 0,18 eV Vật liệu MoS2,46

được xác định có nhiều vị trí Mo-vacancy hơn vị trí S-vacancy do đặc tính thiếu Mo so với tỉ lệ chuẩn MoS2 (stoichiometry) Khi Co được mang vào cấu trúc, nó chiếm các vị trí Mo-vacancy, tạo liên kết Co-S-Mo Có thể hiểu khi đó vị trí Mo-vacancy (hay cạnh S) ít hoạt động trước đây được hoạt động hóa (tăng cường) với tâm CoII

Kết quả là CoMoS có hoạt tính xúc tác cao hơn xúc tác MoS2,46 Khi tăng hàm lượng Co tới Co/Mo = 0,72, chỉ một pha CoMoS được tạo thành (như phân tích PAL, HRTEM và EDS mapping trên đây) Điều đó có nghĩa là Co tiếp tục chiếm lĩnh các vị trí Mo-vacancy, tăng hàm lượng tâm Co-S-Mo hoạt động dẫn tới hoạt tính xúc tác tiếp tục tăng Tuy nhiên, khi Co/Mo = 1,12, có sự tách pha tạo pha MoS, CoS cùng với pha CoMoS Theo phân tích PAL, sự tách pha này là do ở hàm lượng Co cao như vậy, Co bắt đầu chiếm lĩnh thêm các vị trí S-vacancy (cạnh Mo) vốn là các vị trí có

giảm so với mẫu Co0,72MoS- Cũng do sự chiếm lĩnh Co vào các vị trí S-vacancy tạo thành CoS và thậm chí cả Co kim loại (tinh thể nano – nanocrystalline), các vị trí này nhanh chóng bị hòa tan vào dung dịch điện li trong quá trình làm việc

Một phần của tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác điện hóa trên cơ sở sulfide và selenide của kim loại chuyển tiếp định hướng ứng dụng điều chế hydro từ nước (Trang 126 - 127)