ИСТИНА

Гетерослоистые соединения MoS2 представляют собой последовательность отрицательно заряженных монослоев дисульфида молибдена и гостевых слоев органических катионов. Данные соединения проявляют уникальные заряд-транспортные и каталитические свойства, важную роль в проявлении этих свойств играет метастабильная в отсутствии отрицательного заряда проводящая модификация 1Т-MoS2. В данной работе обсуждается строение и энергии невалентных взаимодействий в гетерослоистом соединении MoS2 с катионами фенантролиния. В нем реализуется параллельное относительно сульфидных слоев расположение органических катионов в межслоевом пространстве, что приводит к образованию системы взаимодействий писистемы фенантролиния с атомами серы. С практической точки зрения важность этого соединения заключается в его высокой стабильности в кислых средах, что важно для его использования в качестве катализатора восстановления водорода в процессе электрохимического разложения воды. Было установлено, что при параллельном расположении катиона его NH-группа не может образовывать водородные связи с сульфидными слоями. Исходя из проведенного анализа структур, содержащих катион фенантролиния, в КБСД, была предложена модель, в которой катион фенантролиния образует водородную связь с молекулой воды. По результатам моделирования рентгенодифракционных данных установлено, что вода в такой структуре образует систему водородных связей как с катионом фенантролиния, так и с сульфидными слоями (Рис. 1). Для дальнейшей проверки достоверности этой структуры нами была оценена энтальпия гидратации «безводного» гетерослоистого соединения MoS2 с фенантролинием и выявлено, что она близка к таковой для кристаллов нейтрального фенантролина и хлорида фенантролиния, которые легко переходят в гидратные формы в присутствии воды. Далее с использованием квантовохимических расчетов были оценены энергии взаимодействий в полученной структуре, показана роль в стабилизации соединения как писистемы фенантролиния, так и молекул воды. Оценка энергии когезии гетерослоистого соединения позволила выявить, что на эффективность сборки соединения оказывают влияние не только упомянутые выше направленные взаимодействия, но и кулоновские силы. Изучение электрокаталитических свойств полученного соединения в реакции разложения воды показало высокую активность и стабильность катализатора. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 16-29-06184).