Onderzoekers van de Universiteit van Chemie en Technologie in Praag hebben onderzoek gedaan naar de fotokatalytische activiteit van 2D TaS2 met twist-angle gestapeld.

Met toenemende eisen in de moderne samenleving, de energiecrisis en de milieuproblematiek staan ​​momenteel in de schijnwerpers. Waterstof is de primaire duurzame bron van hernieuwbare energie en is zeer vereist voor geavanceerde energieconversiesystemen. Onlangs, foto-elektrokatalytische en foto-elektrochemische watersplitsingsmethoden zijn efficiënte benaderingen voor de schaalbare generatie van waterstof.

Het concept van door licht geïnduceerde energieproductie door middel van halfgeleiderkatalysatoren trok veel onderzoeksinspanningen aan om goedkope, efficiënte bifunctionele materialen voor waterstofproductie en omgevingsgevoelige respons. "De prestaties van deze materialen kunnen worden afgestemd terwijl het licht van verschillende golflengten wordt verlicht. De foto-geïnduceerde elektronenoverdracht in het beoogde op nanosheets gebaseerde gevoelige materiaal zal foto-elektrochemische watersplitsing genereren, bijv. snellere waterstofevolutiereactie (HER) of breedband lichtgevoelige detector, " zegt hoofdonderzoeker Evgeniya Kovalska. En voegt eraan toe "dit zullen nieuwe wegen banen voor opkomende materialen als een goedkoper en productiever alternatief voor de meest voorkomende op fossiele brandstoffen gebaseerde methoden voor waterstofproductie en traditionele fotodetectoren."

De goedkope, efficiënte foto-elektrogevoelige elektroden als alternatief voor dure en complexe starre systemen zijn nog steeds in de vraag naar geavanceerde fotogevoelige technologie. In het onderzoek, de door licht geïnduceerde efficiëntie van elektrochemisch geëxfolieerde TaS2-nanobladen voor katalyse van waterstofgeneratie en fotodetectoren werd aangetoond. Wederzijds draaien van de geëxfolieerde 2H-TaS2-vlokken leidt tot de herverdeling van de ladingsdichtheid die wordt veroorzaakt door de interactie tussen de lagen van de afzonderlijke nanobladen. Externe lichtbestraling op het TaS2-oppervlak beïnvloedt de geleidbaarheid ervan, waardoor het materiaal geschikt is voor foto-elektrokatalyse en fotodetectie. De op TaS2 gebaseerde foto-elektrokatalysator vertoont een hoge activiteit van de waterstofevolutiereactie (HER). De TaS2-geïntegreerde fotodetector in het zure medium vertegenwoordigt zijn breedbandrespons met de hoogste fotoresponsiviteit voor lichtverlichting van 420 nm. "Deze bevinding zal de weg vrijmaken voor een nieuwe realisatie van geëxfolieerd TaS2 met twist-angle gestapeld voor foto-geïnduceerde elektrochemie en detectie, " besluit Kovalska.

De studie is gepubliceerd in Nature's npj 2D-materialen en toepassingen .