JACS: 北科大报道H2O2刻蚀生成单原子S空位用于提高电解水制氢效率
纳米技术 纳米 2020-02-24

 

二维材料是目前研究广泛的一类材料,石墨烯材料是首先发现的二维材料,随后过渡金属二维硫化物(TMDs, Transiton Metal Dichalcogenides)被发现,但是人们发现其和石墨烯材料有者很大区别,首先可构成的元素较多,其次物理化学性质更是多种多样。

空穴(缺陷位点)是过渡金属二维硫化物(TMDs, Transiton Metal Dichalcogenides)修饰和改性的重要方法,其中空穴对实现催化活性改善是一种重要方法。但是目前缺陷浓度和缺点位点结构和催化效果之间的关系还不是很清楚。北京科技大学的研究者对MoS2中缺陷位点结构和电催化活性之间的关系进行了研究,通过H2O2刻蚀的方法对MoS2构造缺陷位点,并在JACS上发表了重要研究进展。

 

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本文要点:

1) 基于高通量计算根据大量MoS2模型,给出了S空位的稳定结构和分布情况。

2) 发明了通过H2O2氧化刻蚀的方法实现均相单原子S空位分布,通过调节刻蚀过程、刻蚀温度、刻蚀溶液浓度对空位进行调控。

3) 实现了非常高的电催化效果:Tafel斜率48 mV/dec;过电势在10 mA/cm2时为131 mV。说明单原子S空位比簇状(agglomerate)的S空位有更高的催化活性。

4) 均相单原子S空位在电子结构调节和材料导电性能上有优势,贡献了催化活性的改善。


参考文献

Xin Wang, Yuwei Zhang, Haonan Si, Qinghua Zhang, Jing Wu, Li Gao, Xiaofu Wei, Yu Sun, Qingliang Liao, Zheng Zhang, Kausar Ammarah, Lin Gu, Zhuo Kang*and Yue Zhang*

Single-atom vacancy defect to trigger high-efficiency hydrogen evolution of MoS2

JACS, 2020. doi: 10.1021/jacs.9b12113.

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b12113


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