Eletrocatalisadores de Co(OH)2 confinados em MoS2 bidimensional para evolução de hidrogênio em eletrólitos alcalinos

O desenvolvimento de eletrocatalisadores abundantes e baratos para a reação de evolução de hidrogênio (HER) tem atraído crescente atenção nos últimos anos. No entanto, alcançar uma eletrocatálise de HER de baixo custo, especialmente em meios alcalinos, ainda é um grande desafio devido à lenta cinética de dissociação da água, bem como à baixa estabilidade a longo prazo dos catalisadores. Neste artigo, relatamos o design e a síntese de um eletrocatalisador de nanopartículas de Co(OH)2 confinado em MoS2 bidimensional (2D), que acelera a dissociação da água e demonstra boa durabilidade em soluções alcalinas, levando a uma melhoria significativa no desempenho da HER. Um método em duas etapas foi utilizado para sintetizar o eletrocatalisador, começando com a intercalacão de lítio das folhas de MoS2 exfoliadas, seguido pela troca de Co2+ em meio alcalino para formar MoS2 intercalado com nanopartículas de Co(OH)2 (denotado como Co-Ex-MoS2), que foi totalmente caracterizado por estudos espectroscópicos. Testes eletroquímicos indicaram que o eletrocatalisador exibe atividade superior na HER e excelente estabilidade, com um potencial de sobrepotencial inicial e inclinação de Tafel tão baixos quanto 15 mV e 53 mV dec-1, respectivamente, que estão entre os melhores valores relatados até agora para a HER livre de Pt em meios alcalinos. Além disso, cálculos de teoria do funcional de densidade mostram que os papéis conjuntos das nanopartículas de Co(OH)2 e das folhas de MoS2 resultam na excelente atividade do eletrocatalisador Co-Ex-MoS2, e a boa estabilidade é atribuída à contenção das nanopartículas de Co(OH)2. Este trabalho fornece uma estratégia importante para o design de eletrocatalisadores de HER em soluções alcalinas e, em princípio, pode ser expandido para outros materiais além do Co(OH)2 e MoS2 utilizados aqui.