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?ACS Nano：雙功能單層WSe2/石墨烯自縫合異質結，在中性介質中高效全水分解

電化學水分解是一項有前景和可行的技術，可用于生產可持續發展的清潔氫能源。然而，由于不利的pH環境，當HER和OER電極在相同的電解質中進行整體水分解時，這些催化劑可能具有較差的活性或穩定性。雙功能催化劑的構建可以在單一電解質中同時催化HER和OER，然而電解質的酸或堿性較強會對電極造成腐蝕。因此，開發中性介質中雙功能電催化劑以避免電極或催化劑在惡劣環境中的腐蝕具有重要意義。

基于此，臺灣大學陳俊維和臺灣清華大學邱博文等制備了一種雙功能WSe₂/石墨烯異質結催化劑，用于在中性介質(pH=7)中進行有效的全水分解。通過金屬Cr摻雜與2D ML WSe₂縫合接觸的石墨烯協同原子生長，雙功能Cr摻雜WSe₂/石墨烯異質結在中性介質中表現出優異的整體水分解性能。

研究發現，金屬Cr原子在WSe₂上的原子摻雜可以有效地促進固液界面的電荷轉移；與二維WSe₂催化劑縫合接觸的石墨烯的直接生長進一步提高了雙功能催化劑的整體分解水效率。

將雙功能Cr摻雜WSe₂/石墨烯異質結用于HER和OER。與具有金接觸的Cr摻雜WSe₂相比，Cr摻雜WSe₂/石墨烯異質結表現出改善的性能，在10 mA cm^-2電流密度下的電池電壓降低310 mV。通過后處理和直接生長技術對摻雜和縫合接觸進行協同原子工程，在中性條件下，雙功能Cr摻雜WSe₂/石墨烯異質結的電池電壓在10 mA cm^-2下顯著降低了980 mV。總的來說，石墨烯/TMD自縫合異質結為探索新型二維催化劑的電化學反應機理提供了一個理想的平臺。

Bifunctional Monolayer WSe₂/Graphene Self-Stitching Heterojunction Microreactors for Efficient Overall Water Splitting in Neutral Medium. ACS Nano, 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c05986

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