Los defectos de vacantes concurrentes y adátomos de Mo1–xNbxSe2 en nanosheets de aleación mejoran el rendimiento electroquímico de la reacción de evolución de hidrógeno

Las nanosheets de disulfuro de metal de transición abundante en la Tierra han surgido como un excelente catalizador para la división electroquímica del agua para generar H2. La aleación de las nanosheets con heteroátomos es una estrategia prometedora para mejorar su rendimiento catalítico. En este trabajo, sintetizamos nanosheets hexagonales (fase 2H) de Mo1-xNbxSe2 a lo largo de todo el rango de composición utilizando una reacción solvotérmica. La aleación da como resultado una variedad de defectos cristalinos a escala atómica, como vacantes de Se, vacantes de metal y adátomos. El contenido de defectos se maximiza cuando x se acerca a 0.5. Un análisis estructural detallado reveló que las estructuras de enlace de NbSe2 en la fase de aleación son más desordenadas que las de MoSe2. En comparación con MoSe2 y NbSe2, Mo0.5Nb0.5Se2 exhibe un rendimiento electrocatalítico mucho más alto para la reacción de evolución de hidrógeno. Se realizó un cálculo de primeros principios para la energía de formación en los modelos de vacantes y adátomos, respaldando que la fase de aleación tiene más defectos que NbSe2 o MoSe2. El cálculo predijo que el dominio separado de NbSe2 en x = 0.5 favorece la formación concurrente de vacantes de Nb/Se y adátomos de una manera altamente cooperativa. Además, la energía libre de Gibbs a lo largo de la ruta de reacción sugiere que el mejor rendimiento HER de los nanosheets de aleación proviene de la mayor concentración de defectos que favorecen la adsorción de átomos de H.