Material mesoporoso MoO3–x como un electrocatalizador eficiente para reacciones de evolución de hidrógeno

Se presenta un enfoque único para la síntesis de óxido de molibdeno (MoO3–x) mesoporoso y no estequiométrico con paredes cristalinas de tamaño nanométrico utilizando un método de síntesis con plantilla blanda (PEO‐b‐PS). El MoO3–x mesoporoso sintetizado es muy activo y estable (durabilidad > 12 h) para la reacción electroquímica de evolución de hidrógeno (HER) tanto en condiciones ácidas como básicas. El MoO3 intrínseco actúa como un electrocatalizador para HER sin la asistencia de materiales de carbono, metales nobles o materiales de MoS2. Los resultados de la microscopía electrónica de transmisión y las técnicas de adsorción de N2 muestran que el MoO3–x mesoporoso sintetizado tiene grandes poros accesibles (20–40 nm), lo que permite facilitar el transporte de masa y la transferencia de carga durante la HER. En términos de difracción de rayos X, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X, oxidación programada por temperatura y espectroscopia de reflectancia difusiva UV–vis, el MoO3–x mesoporoso presenta estados de oxidación mixtos (Mo5+, Mo6+) y una estructura deficiente en oxígeno. El MoO3–x sintetizado solo requiere un bajo sobree potencial (≈0.14 V) para alcanzar una densidad de corriente de 10 mA cm−2 en KOH 0.1 M y la pendiente de Tafel es tan baja como 56 mV dec−1. Los cálculos de teoría del funcional de la densidad demuestran un cambio en la estructura electrónica y la posible vía de reacción de HER. Los vacantes de oxígeno y la mesoporosidad sirven como factores clave para un excelente rendimiento.