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電催化析氫是目前最有前途的綠色制氫技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)可再生清潔能源的重要途徑。近日，武漢大學(xué)一項(xiàng)關(guān)于雙自建門(mén)控調(diào)控電催化析氫活性的最新研究，提出了一種“雙自建門(mén)控”的策略調(diào)控催化劑的電子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)催化劑本征活性的極大提升，并以研究性論文的形式，發(fā)表在《先進(jìn)材料》。
電催化析氫反應(yīng)過(guò)程中，緩慢的動(dòng)力學(xué)過(guò)程制約著催化反應(yīng)效率。增加活性位點(diǎn)的本征活性是加快催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的有效策略，對(duì)于提升催化反應(yīng)的整體效率具有重要意義。
此項(xiàng)研究中，科研人員以ReS2-WS2/WS2混合異質(zhì)結(jié)作為模型催化劑，其中同時(shí)存在ReS2-WS2面內(nèi)界面和ReS2/WS2層間界面。雙自建門(mén)控可以雙向地調(diào)控電荷從WS2轉(zhuǎn)移到ReS2。電荷在混合異質(zhì)結(jié)界面重新分布后，使得ReS2區(qū)域富電子，可以平衡中間體吸附和產(chǎn)物解吸，改善催化位點(diǎn)的活性，提高反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
在6V的柵壓調(diào)制下，ReS2-WS2/WS2電催化中的過(guò)電位和Tafel斜率低至49mV和35mV dec–1，相比于純WS2催化劑提高了近4倍。雙自建門(mén)控策略表現(xiàn)出良好的普適性，可以拓展到更多的體系中，如MoS2-WS2/WS2，這為設(shè)計(jì)先進(jìn)電催化劑并調(diào)控其催化活性提供了新的思路。
相關(guān)成果以《雙自建門(mén)控增強(qiáng)電催化析氫》為題，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院教授付磊、副教授曾夢(mèng)琪為通訊作者，高等研究院博士研究生朱小會(huì)、化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院博士研究生汪晨陽(yáng)、碩士研究生王亭力為共同第一作者。此項(xiàng)研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金委和中德科學(xué)中心的資助。
