由于人们对于硫化物异质结结构并不了解,因此发展高效率的硫化物HER电催化剂仍然具有非常大的困难与挑战。
有鉴于此,北京科技大学袁文霞教授、郭中楠副教授等报道合成硫化物异质结RuSx/NbS2,由3R晶相NbS2和无定形RuSx纳米粒子通过S-S界面化学键形成异质结。
本文要点
(1)
RuSx/NbS2作为HER电催化剂在酸性电催化反应,在38 mV达到10 mA cm-2,Tafel斜率仅为51.05 mV dec-1。
(2)
RuSx/NbS2异质结的本征催化活性比对照催化剂Ru/NbS2更高,也比Pt/C商业催化剂更高。通过实验和理论计算的结果说明由于界面S-S化学键结构,NbS2向RuSx的界面电荷转移是可逆的,从而形成电子浓度高的Ru位点,产生非常强的氢吸附。同时硫化物异质结结构产生电子重新分布,有助于氢的溢流,因此加快NbS2基面氢气脱附。这项研究发展了S-S化学键策略,在硫化物异质结中能够改善电荷转移和氢气吸附的双重作用,这对于发展实用的电催化剂非常有帮助。
参考文献
Haoyu Yue, Zhongnan Guo, Ziwen Zhou, Xuemeng Zhang, Wenjing Guo, Shuang Zhen, Pu Wang, Kang Wang, Wenxia Yuan, S-S Bond Strategy at Sulfide Heterointerface: Reversing Charge Transfer and Constructing Hydrogen Spillover for Boosted Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202409465
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202409465