燃料电池和金属−空气电池能够满足高能量密度和零CO2排放的要求，被认为是潜在的可持续发展的储能技术。然而，由于缓慢的反应动力学，氧还原反应（ORR）极大地限制了它们的效率。传统上，Pt基材料被认为是性能最佳的ORR电催化剂，然而由于Pt的高成本，其大规模商业应用受到了阻碍。因此，开发具有高ORR催化活性的无铂电催化剂至关重要。近年来，过渡金属二硫属化物（TMDs）作为一种典型的二维（2D）材料有望取代Pt基ORR电催化剂。
近日，韩国成均馆大学Ho Seok Park，澳大利亚新南威尔士大学戴黎明教授，韩国仁荷大学Hyung Chul Ham报道了合理设计了一种具有2D和3D结构的二元超薄ReS2/还原石墨烯氧化物（ReS2/rGO）异构纳米片的结构工程策略。
文章要点
1）与2D ReS2/rGO相比，3D ReS2/rGO上的超薄ReS2纳米片通过Re−O键以垂直取向的方式桥接在rGO表面，具有三维开放的骨架和层次化多孔结构，具有最大的活性位点暴露以及大量可促进电解质传输的通道。此外，在3D ReS2/rGO异质纳米片中，rGO作为导电衬底可以保证通过互连的导电网络进行快速的电子转移。
2）密度函数理论（DFT）计算进一步揭示了二元ReS2/rGO异质纳米片结构对ORR中间体优异的吸附性能。实验结果显示，合成后的3D ReS2/rGO异质纳米片用作ORR电催化剂时，在碱性介质中具有出色的ORR电催化性能。在燃料电池和金属−空气电池中具有潜在的应用前景。
参考文献
Ying Bo Kang, et al, Structural Engineering of Ultrathin ReS2 on Hierarchically Architectured Graphene for Enhanced Oxygen Reduction, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c00420
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c00420
