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對(duì)于可持續(xù)和清潔的制氫，水電解或析氫反應(yīng)(HER)被認(rèn)為是最有前途的工藝，但催化電極(例如鉑電極)的高成本限制其發(fā)展。過(guò)渡金屬二硫?qū)僭鼗?TMD)的相工程被認(rèn)為是促進(jìn)高效催化(例如析氫反應(yīng)(HER))的有前途的策略。

基于此，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院(KAIST)Heejun Yang、梨花女子大學(xué)Suyeon Cho等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了在大規(guī)模MoTe₂薄膜中半導(dǎo)體2H和金屬1T’相的異相邊界處增強(qiáng)的HER。

在該項(xiàng)研究中，研究人員隨機(jī)定位的2H/1T’異相區(qū)域的面積密度可以在合成過(guò)程中通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)進(jìn)行控制。使用電子束光刻制造包含選定異相邊界的微反應(yīng)器，這是研究單位樣品區(qū)域內(nèi)不同長(zhǎng)度的異相邊界處局部HER的關(guān)鍵。盡管所選的異相邊界與局部HER的開(kāi)放區(qū)域的面積比很小，但與MoTe₂原始2H和1T’基面的HER性能相比，在微反應(yīng)器中觀察到了HER的明顯改善。

HER測(cè)量結(jié)果顯示，2H/1T’異相MoTe₂具有非凡的HER品質(zhì)因數(shù)、周轉(zhuǎn)頻率(TOF)；異相邊界處的Te原子表現(xiàn)出極大的TOF值(317 s^-1)，是原始1T’相的10³倍。使用開(kāi)爾文探針力顯微鏡用于研究電荷分布和能帶結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示，跨異相邊界的表面電位變化為50 mV，表明發(fā)生了帶彎曲和局部電荷積累。

該項(xiàng)工作對(duì)不同異相邊界面積比的HER研究表明，異相邊界處的原子可以通過(guò)局部電荷積累被高度活化，從而改善異相TMD的電化學(xué)催化性能。

Heterophase Boundary for Active Hydrogen Evolution in MoTe₂. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105675

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AFM: 異相工程: 1+1>2！MoTe2中的異相邊界具有高HER活性

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