Dans la nouvelle étude publiée dans la revue Journal international de fabrication extrême le 1er novembre 2023, des chercheurs du Royaume-Uni et de Chine ont signalé une nouvelle technique basée sur un mécanisme de réaction hydrothermale induite par laser (LIHR) pour la croissance de nanoarchitectures d’oxydes métalliques binaires et d’hydroxydes doubles en couches sur des mousses de nickel pour des applications électrocatalytiques.
La production électrochimique à grande échelle d’hydrogène à partir de la division de l’eau nécessite le développement d’électrocatalyseurs pour surmonter les barrières d’énergie cinétique pour la réaction de dégagement d’hydrogène (HER) et la réaction de dégagement d’oxygène (OER). Les électrocatalyseurs doivent être actifs, stables et peu coûteux.
Parmi divers candidats, les catalyseurs non précieux à base de nickel, en particulier les catalyseurs Ni-Mo, ont acquis une large reconnaissance pour les HER alcalins et les hydroxydes doubles en couches (LDH) à base de métaux de transition (Fe, Co, Ni) pour les catalyseurs REL en milieu alcalin. .
Cependant, ces électrocatalyseurs sont généralement synthétisés par des méthodes hydrothermales ou solvothermiques, nécessitant des autoclaves et des solvants, et prennent également du temps et nécessitent un apport énergétique élevé.
Pour relever ces défis, l’équipe, pionnière de la synthèse laser d’électrocatalyseurs, a développé cette voie alternative au traitement hydrothermique conventionnel par irradiation laser d’un substrat immergé dans un liquide contenant des précurseurs de sels métalliques.
Lorsque l’interaction du faisceau laser à l’interface entre le liquide (contenant des précurseurs Ni/Mo ou Fe/Ni) et le substrat de nickel génère une condition de température et de pression élevées, qui satisfait à l’exigence de croissance d’oxyde métallique sur le substrat, la croissance de Des nanofeuilles de NiMoO4 ou un double hydroxyde en couches de NiFe se produisent sur les mousses de nickel par le biais du mécanisme de réaction hydrothermique.
Le premier auteur, le Dr Yang Sha, de l’Université de Manchester, a déclaré : « De telles nanostructures produites par le LIHR présentent une excellente activité catalytique pour la division globale de l’eau et, plus important encore, avec une durabilité supérieure sous une densité de courant industrielle, pour la majorité des cas. » Les catalyseurs rapportés et les catalyseurs commerciaux en métaux précieux. De plus, le LIHG améliore le taux de production de plus de 19 fois mais ne consomme que 27,78 % de l’énergie totale requise par les méthodes hydrothermales conventionnelles pour atteindre la même production. »
Le professeur Zhu Liu, de l’Académie chinoise des sciences de l’Institut de technologie et d’ingénierie des matériaux de Ningbo, a commenté : « Le LIHR a été signalé pour la première fois en 2013 par Yeo et al. comme produisant des nanofils de ZnO locaux par le biais de réactions photothermiques. Cette technique est rapide, polyvalente et évolutive. , et rentable, permettant la synthèse directe de nanostructures d’oxydes métalliques.
« Cependant, cette technique a été bien peu étudiée et ses applications potentielles doivent encore être explorées. Nous espérons que cette étude offrira une nouvelle voie pour la synthèse rapide d’électrodes électrocatalytiques autonomes. Nous continuons d’étendre ses applications, y compris la croissance du LIHR. de couches minces d’oxyde métallique nanostructuré (ZnO, SnO2) pour cellules solaires à pérovskite.
Plus d’information:
Yang Sha et al, Vers une nouvelle voie de synthèse rapide d’électrodes électrocatalytiques via une réaction hydrothermale induite par laser pour la division de l’eau, Journal international de fabrication extrême (2023). DOI : 10.1088/2631-7990/ad038f
Fourni par le Journal international de fabrication extrême