研究透视:香港城市大学 Nature | 二硫化钼MoS2纳米片

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查看320 | 回复0 | 2023-9-14 09:20:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
晶相Crystal phase是决定二维过渡金属二硫族化物transition-metal dichalcogenides (TMDs)性质和功能的关键因素。探索用于不同应用的过渡金属二硫族化物TMD材料,通常用作构建纳米材料和负载金属催化剂的模板。然而,对过渡金属二硫族化物TMD晶相,如何影响第二材料的生长,却了解甚少,特别是对于催化剂开发。

在二维二硫化钼MoS2纳米片上,铂Pt纳米粒子用作析氢反应的电催化剂情况下,仅约三分之二的铂Pt纳米粒子外延生长在由金属/半金属1T/1T′相组成的二硫化钼MoS2模板上,但混合有热力学稳定且导电性不高的2H相。

今日, 香港城市大学 Zhenyu Shi(一作),Guigao Liu(一作),张华(Hua Zhang等, 香港理工大学Xiao Zhang(一作), 英国 帝国理工学院 (Imperial College London) Xiaoqian Lin(一作), Anthony R. J. Kucernak等,东南大学 Chongyi Ling(一作), 新加坡科技研究局 Shibo Xi(一作)等,在Nature上发文,报道了具有高相纯度二硫化钼MoS2纳米片的生产,并表明2H-相模板,促进了铂Pt纳米粒子的外延生长,而1T′相支持单原子分散的Pt (s-Pt) 原子,铂Pt负载量高达10wt%。

研究发现,在s-Pt/1T′-MoS2体系中,铂Pt原子占据三个不同的位置。密度泛函理论计算表明,铂Pt原子位于钼Mo原子顶部,并且其氢吸附自由能接近于零。这有助于在酸性介质中有效的电催化析氢。

实验测得s-Pt/1T′-MoS2的质量活性为
过电位为-50mV,质量归一化交换电流密度为
。在室温下运行的H型电池和原型质子交换膜电解槽中,验证了稳定的性能。尽管有限的相稳定性阻止了高温操作,据预计1T′-TMDs也将成为针对其他重要反应的其他催化剂有效载体。


Phase-dependent growth of Pt on MoS2 for highly efficient H2 evolution. 在二硫化钼MoS2上,依赖相的铂Pt生长,用于高效的氢气H2析出。

图1:剥离后的1T′-二硫化钼MoS2纳米片nanosheets NSs的制备和表征。


图2: 单原子single-atomically dispersed,s-Pt/1T′-MoS2的结构表征。


图3: s-Pt/1T′-MoS2的电子结构表征。


图4:电催化析氢反应hydrogen evolution reaction,HER的测量。
文献链接
Shi, Z., Zhang, X., Lin, X. et al. Phase-dependent growth of Pt on MoS2 for highly efficient H2 evolution. Nature 621, 300–305 (2023).
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06339-3
本文译自Nature。


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