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Small Methods: 1+1>2!缺陷加異質界面協同促進NiS2/MoS2電化學分解水

電催化水分解是一種高效、環保的大規模制氫技術。用于水分解的MoS₂基催化劑，具有獨特的形態、優良的電導率和合適的帶隙，但是其廣泛應用受到動力學遲緩的阻礙。特別是MoS₂基催化劑在堿性介質中的全分解水性能并不理想。界面微環境調節已被證明是制造高效催化劑的有效方法。

基于此，揚州大學龐歡、成均館大學Dae Joon Kang和山西大學石虎等通過簡單的策略成功合成了富含晶格缺陷的NiS₂/MoS₂納米薄片(NMS NFs)電催化劑。

得益于NiS₂和MoS₂之間豐富的晶格缺陷和調節的界面微環境，制備的NMS NFs顯示出優異的水分解催化活性。

在1.0 M KOH溶液中，優化的NMS NFs(Ni:Mo的摩爾比= 5:5)在10 mA cm^-2電流密度下的HER和OER過電位分別為90 mV和270 mV；并且在全水分解系統中，僅需1.60 V的電池電壓就能達到10 mA cm^-2的電流密度，低于基于貴金屬的電催化劑(10 mA cm^-2，1.68 V)。更重要的是，NMS NFs電催化劑對全水分解也表現出卓越的長期穩定性(> 50 h)。

實驗和密度泛函理論(DFT)計算揭示了NMSNFs作為整體水分解電催化劑的優點:?

1.獨特的分層NFs(≈20nm)可以提供大的表面積，加速電解質擴散；

2.NiS₂和MoS₂之間形成的異質界面可以顯著提高結構穩定性；

3.豐富的晶格缺陷可以提供大量的催化活性中心；

4.NiS₂和MoS₂之間的強異質界面相互作用可以顯著提高電荷轉移速率；

5.在MoS₂中引入NiS₂可以調節界面微環境，即這種策略不僅可以調節材料的電子結構，還可以優化催化動力學。

這項工作不僅為設計高效分解水電催化劑提供了指導，而且還強調了界面微環境調節對優化催化動力學的重要作用。

Interfacial Microenvironment Modulation Enhancing Catalytic Kinetics of Binary Metal Sulfides Heterostructures for Advanced Water Splitting Electrocatalysts. Small Methods, 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101186

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