合理设计和可控合成高效，稳定的氢析出反应（HER）电催化剂仍然是可再生能源经济的关键挑战。

有鉴于此，山西大学范修军教授、张献明教授等人合作，通过水热和化学气相沉积（CVD）方法合成了多孔的Nb₄N_5-xO_x-MoS₂/NG纳米复合材料（定义为Nb₄N_5-xO_x-MoS₂/NG），其中经蚀刻处理的MoS₂纳米片与Nb4N5-xOx共价连接，形成具有丰富缺陷的精细的Nb₄N_5-xO_x-MoS₂（0<x<1）异质结构，Nb₄N_5-xO_x-MoS₂异质结构与NG板之间的化学偶联可确保导电性和稳定性。

本文要点

1）在CVD过程中，将MoS2纳米片蚀刻成小块，并与Nb4N5-xOx共价互连，以形成精细的Nb₄N_5-xO_x-MoS₂异质结构，这些异质结构具有丰富的界面和完全暴露的边缘活性位点，并在酸性（η₁₀= 39 mV，Tafel斜率为30 mV dec^-1）和碱性（η₁₀= 67 mV，Tafel斜率为44 mV dec^-1）下表现出优异的HER稳定性和活性。

2）带有Nb–(N,S)–Mo桥键的Nb₄N_5-xO_x-MoS₂异质结构可提供所需的电子密度，对H和水均具有出色的化学吸附能力，从而显着提高了固有的HER催化活性。

3）同时，共价连接的Nb₄N_5-xO_x-MoS₂异质结构以及Nb₄N_5-xO_x-MoS₂和N掺杂的石墨烯的化学偶联改善了结构稳定性，并确保Nb₄N_5-xO_x-MoS₂/NG纳米复合材料中的快速电子转移，从而进一步促进了H₂的生成和稳定。

总之，该工作对Nb₄N_5-xO_x-MoS₂的强电子耦合的探索和理解为可再生能源经济中低成本，高效和稳定的催化剂的开发提供了一种新的思路。

参考文献：

Yang Yang et al. Covalently Connected Nb₄N_5–xO_x–MoS₂ Heterocatalysts with Desired Electron Density to Boost Hydrogen Evolution. ACS Nano, 2020.

DOI: 10.1021/acsnano.0c01072

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c01072