酸性电解水析氢催化剂研究取得新希望
酸性电解水析氢催化剂研究取得新希望
克日，中科院大连化学物理研究所研究员邓德会团队在酸性电解水析氢（HER）催化剂研究中取得新希望，基于二维硫化钼（MoS2）的三原子层布局特性，将Co和Se别离限域在其内层和表层晶格中，实现了Co/Se“里应外合”协同调控MoS2的催化机能，显著晋升了其在催化酸性HER中的活性和不变性。相关研究成就颁发于《自然—通讯》。
MoS2是一种地球储量富厚且具有奇特几许和电子布局的二维质料，在电催化HER中表示出较好的催化机能，具有替代贵金属铂基催化剂的潜力。然而，通例MoS2只在其边沿硫位点上显示必然的催化HER活性，而大量的处于二维面内的硫原子是惰性的且未被充实操作。
据邓德会先容，研究团队2015年在国际上率先提出并实现通过MoS2晶格限域金属杂原子来调控面内惰性硫原子的催化活性。可以或许有效提高MoS2的面内HER活性，但也不行制止地太过活化边布局，导致边布局硫位点吸附氢过强。颠末几年的深入研究，科研人员发明，将Co和Se别离限域在MoS2三原子层的内层和表层晶格中（别离替代Mo和S），可以或许同时实现面内和边活性的调控优化以及布局不变性的提高。该催化剂显示了优异的酸性HER催化机能：其在1000 mA cm-2的大电流密度下的过电位仅为382 mV，显著低于贸易化Pt/C催化剂的671 mV，且可以或许不变保持360 h而无明明的活性衰减，这高出了今朝已报道的异质原子掺杂MoS2催化剂的HER机能。
在密度泛函理论研究中发明，内层限域的Co可以引发面内惰性硫的活性，而表层限域的Se则提供了一种不变化效应，两者协同“里应外合”，一方面适度削弱了活性位点的氢吸附强度（吸附能更靠近0 eV），低落了过电位；另一方面提高了掺杂布局的不变性，从而促进了面内和边活性位点的大量形成。
本项事情为深入挖掘MoS2的催化析氢潜力以及设计便宜、高效HER催化剂提供了新思路。
研究团队近期乐成研制了基于非贵金属整体式催化剂电极的便携式氢氧仪，并实现量产，已得到中国GB、欧盟RoHS、欧盟CE和美国FDA认证，可在亚洲、欧洲及美洲等国度市场畅通。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-17199-0
版权声明：凡本网注明“来历：中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品，网站转载，请在正文上方注明来历和作者，且不得对内容作实质性窜改；微信公家号、头条号等新媒体平台，转载请接洽授权。邮箱：shouquan@stimes.cn。
