活化基平面惰性位点将使MoTe2具有突出的析氢反应催化能力,从而引发一系列新的析氢反应催化剂。
有鉴于此,华中科技大学的翟天佑教授和刘友文等人,制备了单片MoTe2电催化微器件,以通过原位激光辐射在引入空位之前/之后研究同一片材的HER特性。
本文要点
1)制备了单片MoTe2电催化微器件,通过引入空位来原位揭示活化的基面位点。通过提取单片MoTe2的电学参数,利用缺陷产生的Te空位有效地优化了面内和层间电导率。
2)更重要的是,利用电子束光刻技术,已经能够测量MoTe2基底平面(覆盖边缘)的催化性能,主要通过空位工程研究基底平面位点的活化效应。特别地,X射线吸收精细结构(XAFS)的结果证实了激光辐照可以在MoTe2薄片表面产生一定程度的Te空位。
3)与此同时,如DFT所预测的那样,单个薄片的导电原子力显微镜(CAFM)和场效应晶体管(FET)器件表明,Te空位也有效地优化了面内和层间电导率。更深入地讲,Te空位会引起Mo原子周围的电子离域,使d带中心发生偏移,从而促进了催化剂表面对H的吸附,从而实现HER催化。Te空位附近Mo位点的ΔGH*低至−0.27 eV。受益于带隙结构和局部电荷密度的协同调控,MoTe2纳米片引入Te空位后在−10 mA·cm−2时的过电位由0.41 V降至0.32 V。
总之,该工作对单个纳米片在引入空位前后的原子结构-电学行为-电化学性能进行原位测试,为结构-活性关系提供了可靠的见解。
参考文献:
Huan Yang et al. Single MoTe2 sheet electrocatalytic microdevice for in situ revealing the activated basal plane sites by vacancies engineering. Nano Research, 2021.
DOI: 10.1007/s12274-021-3434-8
https://doi.org/10.1007/s12274-021-3434-8