Остается высоким интерес к неуглеродным нанотрубкам, в частности, дисульфидным нанотрубкам (например, MoS₂, WS₂). В совместной работе [1] японские (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)) и китайские (Nankai University) исследователи впервые изучили электрохимическое хранение водорода в MoS₂-нанотрубках. Образцы синтезировали непосредственным нагревом (NH₄)₂MoS₄ в среде водород/тиофен. Типичная длина нанотрубок составляла несколько сотен нанометров. Чистота образца ~ 60%. Нанотрубки, дополнительно обработанные раствором KOH при 50°С (образец 2), имели постоянный диаметр ~50 нм и удельную поверхность 66 м²/г. Удельная поверхность необработанных нанотрубок (образец 1) равна 58 м²/г, а порошка MoS₂ (образец 3) - 3.6м²/г. Расcтояние между слоями в нанотрубках - 0.65 нм.

Для изучения электрохимических характеристик образцы были приготовлены в виде электродов. Вспомогательным электродом служил спеченный Ni(OH)₂/NiOOH, а электродом сравнения - Hg/HgO в 5 М растворе КОН при 20°С. Измерения показали высокую электрохимическую активность электродов из наноструктурного MoS₂, особенно после обработки КОН. Например, разрядная емкость при 50 мА/г и 20°С для образца 1 равна , а для образца 2 - , что соответствует формуле H_1,57MoS₂, или 0.97 вес.% водорода. Напомним, что результаты электрохимических исследований разных авторов на углеродных нанотрубках соответствуют 0.39 - 2.9 вес.% водорода. Для поликристаллического образца 3 разрядная емкость гораздо ниже - всего . После 30 зарядно-разрядных циклов емкость электрода из образца 2 уменьшилась всего на 2%.

Количество водорода увеличивается с увеличением удельной поверхности образца. Обработка щелочью создает большое число дефектных центров, что снижает энергию адсорбции водорода на поверхности (внутренней и наружной) нанотрубок и между ними. Для выяснения точного механизма взаимодействия водорода и MoS₂ нанотрубок требуются дальнейшие исследования. Возможно, высокая адсорбция водорода в MoS₂-нанотрубках обуславливается физико-химическим взаимодействием, т.е. процессы являются промежуточными между процессами в углеродных нанотрубках (физический процесс) и металл-гидридных электродах (химический процесс).

Авторы считают, что в перспективе нанотрубки MoS₂ могут найти применение в электрохимическом катализе и в производстве аккумуляторов.

О.Алексеева (РНЦ КИ)

1. J. Am. Chem. Soc., 2001, 123(47), p.11813