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南開(kāi)/內(nèi)大Appl. Catal. B.: 二硫化鉬/單鈷原子的雜化異質(zhì)結(jié)錨定氮、硫摻雜碳納米管/二硫化鈷用于高效析氫

隨著傳統(tǒng)化石燃料的日益枯竭和衍生的生態(tài)問(wèn)題，氫作為一種高效、環(huán)境友好和可持續(xù)的能源載體越來(lái)越受到關(guān)注。故開(kāi)發(fā)低成本、高效的HER電催化劑至關(guān)重要。

內(nèi)蒙古大學(xué)張軍、高瑞與南開(kāi)大學(xué)杜亞平等人設(shè)計(jì)了一種多組分3D單片電極，由碳布(CC)上的Co單原子錨定/氮、硫共摻雜碳納米管(CoSAs-NS-CNTs)組成。

具有外部裝飾的超薄MoS₂納米片和超小CoS₂納米點(diǎn)內(nèi)部限制(MoS₂/CoSAs-NS-CNTs@CoS₂/CC)形成混合異質(zhì)結(jié)電極。

該電極具有雙界面作為矢量電子傳輸途徑，以提高電催化性能。均勻分布的MoS₂納米片和CoS₂集成與錨定的Co單原子/N、S共摻雜的CNT連接的納米點(diǎn)具有豐富的活性位點(diǎn)、出色的導(dǎo)電性和具有熱力學(xué)有利氫吸附自由能(ΔG_H*)的下移d帶中心，可有效催化析氫反應(yīng)。

最佳的MoS₂/CoSAs-NS-CNTs@CoS₂/CC電極具有出色的HER性能，該電極在酸性和堿性溶液中表現(xiàn)優(yōu)于大多數(shù)先前報(bào)道的鉬/硫化鈷基電催化劑，在10 mA cm^-2下的過(guò)電位分別僅為72 mV和56 mV，Tafel斜率為59.4和43.2 mV dec^-1。

此外，該電極還表現(xiàn)出良好的耐久性和穩(wěn)定性，這反映在5000次CV循環(huán)后活性的小幅下降以及電解20小時(shí)后電流密度幾乎沒(méi)有衰減。優(yōu)異的催化性能源于MoS₂、CoSAs-NS-CNTs和CoS₂之間的強(qiáng)耦合效應(yīng)，具有更多的暴露活性位點(diǎn)，基于雙異質(zhì)結(jié)界面改善電荷轉(zhuǎn)移和導(dǎo)電性的內(nèi)置途徑，以及3D分層多孔結(jié)構(gòu)以提高傳質(zhì)效率。

更重要的是，電子的矢量轉(zhuǎn)移以及CoS₂→CoSAs-NS-CNTs→MoS₂的路徑高度促進(jìn)超薄MoS₂納米片上活性位點(diǎn)的活性用于HER。

Hybrid Heterojunction of Molybdenum Disulfide/Single Cobalt Atoms Anchored Nitrogen, Sulfur-doped Carbon Nanotube /Cobalt Disulfide with Multiple Active Sites for Highly Efficient Hydrogen Evolution. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120630

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南開(kāi)/內(nèi)大Appl. Catal. B.: 二硫化鉬/單鈷原子的雜化異質(zhì)結(jié)錨定氮、硫摻雜碳納米管/二硫化鈷用于高效析氫

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