A pesquisa intitulada “The Substrate Morphology Effect for Sulfur-Rich Amorphous Molybdenum Sulfide for Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction” traz avanços significativos no campo de materiais para reação de evolução do hidrogênio (HER), componente essencial nos esforços de transição para fontes de energia mais limpas e sustentáveis. Publicada por Marina Medina e co-autores na Journal of The Electrochemical Society, o estudo revela a importância da morfologia do substrato na eficiência de catalisadores à base de sulfeto de molibdênio amorfo (MoSx), conforme disponibilizado pelo IOPscience.
O trabalho coloca em evidência a relevante descoberta de que o crescimento do MoSx em substratos de nanotubos de dióxido de titânio (TiO2 NT) acentua a exposição dos sítios ativos ricos em enxofre, potencializando significativamente a atividade catalítica para a HER. Ao comparar com substratos de filme de TiO2, que promovem um crescimento plano e homogêneo, a morfologia em nanotubos proporciona um crescimento não orientado do MoSx, o que se traduz em uma exposição ampliada à adsorção de hidrogênio e, por fim, uma atividade eletroquímica superior.
A análise por espectroscopia de fotoelétrons de raios X (X-ray photoelectron spectroscopy – XPS) ressaltou que a proporção de átomos de enxofre na configuração de ponte (bridging S22-) no MoSx depositado em TiO2 NT é significativamente mais elevada em comparação ao MoSx no substrato de filme de TiO2, indicando um maior número de sítios ativos para a reação de geração de hidrogênio. Os resultados experimentais demonstram que tal abordagem pode ser um método viável na síntese de catalisadores mais eficazes para a HER, representando um passo crucial para a produção de hidrogênio de maneira mais eficiente e com menor custo.
Em termos de desempenho, os eletrodos baseados em MoSx/TiO2 NT apresentaram uma atividade excepcional para HER, alcançando uma corrente de densidade de −10 mA cm−2 com um baixo overpotential de 93 ± 7.5 mV, uma densidade de corrente de troca mais alta igual a 91 µA cm−2, e um menor inclinação de Tafel de 43 mV dec−1. Essas descobertas sugerem um caminho promissor para o desenvolvimento de substitutos mais baratos e eficientes para o platina, atualmente o catalisador padrão para HER.
A equipe de pesquisa reconheceu o suporte de instituições brasileiras como a FAPESP, a CAPES e o CNPq, além do reconhecimento da importância estratégica conferida pela ANP. As autoridades brasileiras e as políticas públicas fomentadoras de pesquisa e desenvolvimento continuam a desempenhar um papel vital no avanço da bioeconomia e nas iniciativas circulares sustentáveis, como demonstra este estudo.
No contexto de uma bioeconomia emergente, as descobertas trazidas pelos pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos e do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense, liderados pela professora Lucia Helena Mascaro, contribuem inquestionavelmente para o aceleramento de tecnologias limpas e para a concretização de objetivos sustentáveis globalmente almejados.
Fonte: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/ac5067
