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Small Methods: 1+1>2!缺陷加異質(zhì)界面協(xié)同促進(jìn)NiS2/MoS2電化學(xué)分解水

電催化水分解是一種高效、環(huán)保的大規(guī)模制氫技術(shù)。用于水分解的MoS₂基催化劑，具有獨(dú)特的形態(tài)、優(yōu)良的電導(dǎo)率和合適的帶隙，但是其廣泛應(yīng)用受到動(dòng)力學(xué)遲緩的阻礙。特別是MoS₂基催化劑在堿性介質(zhì)中的全分解水性能并不理想。界面微環(huán)境調(diào)節(jié)已被證明是制造高效催化劑的有效方法。

基于此，揚(yáng)州大學(xué)龐歡、成均館大學(xué)Dae Joon Kang和山西大學(xué)石虎等通過簡(jiǎn)單的策略成功合成了富含晶格缺陷的NiS₂/MoS₂納米薄片(NMS NFs)電催化劑。

得益于NiS₂和MoS₂之間豐富的晶格缺陷和調(diào)節(jié)的界面微環(huán)境，制備的NMS NFs顯示出優(yōu)異的水分解催化活性。

在1.0 M KOH溶液中，優(yōu)化的NMS NFs(Ni:Mo的摩爾比= 5:5)在10 mA cm^-2電流密度下的HER和OER過電位分別為90 mV和270 mV；并且在全水分解系統(tǒng)中，僅需1.60 V的電池電壓就能達(dá)到10 mA cm^-2的電流密度，低于基于貴金屬的電催化劑(10 mA cm^-2，1.68 V)。更重要的是，NMS NFs電催化劑對(duì)全水分解也表現(xiàn)出卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性(> 50 h)。

實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論(DFT)計(jì)算揭示了NMSNFs作為整體水分解電催化劑的優(yōu)點(diǎn):?

1.獨(dú)特的分層NFs(≈20nm)可以提供大的表面積，加速電解質(zhì)擴(kuò)散；

2.NiS₂和MoS₂之間形成的異質(zhì)界面可以顯著提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；

3.豐富的晶格缺陷可以提供大量的催化活性中心；

4.NiS₂和MoS₂之間的強(qiáng)異質(zhì)界面相互作用可以顯著提高電荷轉(zhuǎn)移速率；

5.在MoS₂中引入NiS₂可以調(diào)節(jié)界面微環(huán)境，即這種策略不僅可以調(diào)節(jié)材料的電子結(jié)構(gòu)，還可以優(yōu)化催化動(dòng)力學(xué)。

這項(xiàng)工作不僅為設(shè)計(jì)高效分解水電催化劑提供了指導(dǎo)，而且還強(qiáng)調(diào)了界面微環(huán)境調(diào)節(jié)對(duì)優(yōu)化催化動(dòng)力學(xué)的重要作用。

Interfacial Microenvironment Modulation Enhancing Catalytic Kinetics of Binary Metal Sulfides Heterostructures for Advanced Water Splitting Electrocatalysts. Small Methods, 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101186

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/16/bc8719a6a7/

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