北航郭林/杨树斌Mater. Today：拓扑转化反应解锁2H相钼基化合物的催化活性

2H二硫化钼(MoS₂)层由于其高化学稳定性和低成本而非常适合用于析氢反应(HER)，但其惰性基面和半导体性质严重阻碍了它的的实际应用。

因此，北京航空航天大学郭林、杨树斌等通过从Mo₂GeC MAX相到手风琴状磷硫化钼的拓扑转化反应来解锁2H相钼基化合物(A-MoSP-6)的HER催化活性。

在转化反应过程中，磷原子可以注入三明治状的S-Mo-S平面并逐渐取代S原子，这有利于优化电子构型并促进水分子的吸收，解锁2H相的惰性基面钼基化合物。这种类似手风琴的磷硫化钼在电流密度为10 mA cm^-2时的过电位为131 mV，Tafel斜率为58 mV dec^-1。

在3 mg cm^-2的高负载下(A-MoSP-6)表现出高达288 mmol g^-1 h^-1 cm^-2的高产H₂速率和高达 35,000次循环的超长耐久性，满足了HER的实际应用。

实验和DFT计算表明，优化的A-MoSP-6优异的电催化性能可归因于其独特的手风琴状结构和高导电性等特性：首先，利用注入的磷原子，原始惰性平面HER被激活，表现出显着增加的E_F周围的价电子和最佳的氢吸附吉布斯自由能。

其次，受益于2H手风琴状MoS₂的高稳定性， A-MoSP-6在碱性条件下可承受长达35,000次循环而无明显衰减。最后，由于独特的手风琴状结构，活化的表面可以很容易地接触到电解质，不受电极厚度增加的影响，确保在高催化剂负载下的高产氢能力。

Unlocking the catalytic activities of 2H-phase Mo-based compounds via topological conversion reaction. Materials Today, 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.08.011

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/10/52db102cb5/

北航郭林/杨树斌Mater. Today：拓扑转化反应解锁2H相钼基化合物的催化活性

相关推荐

分享到：