南开/内大Appl. Catal. B.: 二硫化钼/单钴原子的杂化异质结锚定氮、硫掺杂碳纳米管/二硫化钴用于高效析氢

随着传统化石燃料的日益枯竭和衍生的生态问题，氢作为一种高效、环境友好和可持续的能源载体越来越受到关注。故开发低成本、高效的HER电催化剂至关重要。

内蒙古大学张军、高瑞与南开大学杜亚平等人设计了一种多组分3D单片电极，由碳布(CC)上的Co单原子锚定/氮、硫共掺杂碳纳米管(CoSAs-NS-CNTs)组成。

具有外部装饰的超薄MoS₂纳米片和超小CoS₂纳米点内部限制(MoS₂/CoSAs-NS-CNTs@CoS₂/CC)形成混合异质结电极。

该电极具有双界面作为矢量电子传输途径，以提高电催化性能。均匀分布的MoS₂纳米片和CoS₂集成与锚定的Co单原子/N、S共掺杂的CNT连接的纳米点具有丰富的活性位点、出色的导电性和具有热力学有利氢吸附自由能(ΔG_H*)的下移d带中心，可有效催化析氢反应。

最佳的MoS₂/CoSAs-NS-CNTs@CoS₂/CC电极具有出色的HER性能，该电极在酸性和碱性溶液中表现优于大多数先前报道的钼/硫化钴基电催化剂，在10 mA cm^-2下的过电位分别仅为72 mV和56 mV，Tafel斜率为59.4和43.2 mV dec^-1。

此外，该电极还表现出良好的耐久性和稳定性，这反映在5000次CV循环后活性的小幅下降以及电解20小时后电流密度几乎没有衰减。优异的催化性能源于MoS₂、CoSAs-NS-CNTs和CoS₂之间的强耦合效应，具有更多的暴露活性位点，基于双异质结界面改善电荷转移和导电性的内置途径，以及3D分层多孔结构以提高传质效率。

更重要的是，电子的矢量转移以及CoS₂→CoSAs-NS-CNTs→MoS₂的路径高度促进超薄MoS₂纳米片上活性位点的活性用于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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南开/内大Appl. Catal. B.: 二硫化钼/单钴原子的杂化异质结锚定氮、硫掺杂碳纳米管/二硫化钴用于高效析氢

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