由于人們對于硫化物異質結結構并不了解,因此發展高效率的硫化物HER電催化劑仍然具有非常大的困難與挑戰。
有鑒于此,北京科技大學袁文霞教授、郭中楠副教授等報道合成硫化物異質結RuSx/NbS2,由3R晶相NbS2和無定形RuSx納米粒子通過S-S界面化學鍵形成異質結。
本文要點
(1)
RuSx/NbS2作為HER電催化劑在酸性電催化反應,在38 mV達到10 mA cm-2,Tafel斜率僅為51.05 mV dec-1。
(2)
RuSx/NbS2異質結的本征催化活性比對照催化劑Ru/NbS2更高,也比Pt/C商業催化劑更高。通過實驗和理論計算的結果說明由于界面S-S化學鍵結構,NbS2向RuSx的界面電荷轉移是可逆的,從而形成電子濃度高的Ru位點,產生非常強的氫吸附。同時硫化物異質結結構產生電子重新分布,有助于氫的溢流,因此加快NbS2基面氫氣脫附。這項研究發展了S-S化學鍵策略,在硫化物異質結中能夠改善電荷轉移和氫氣吸附的雙重作用,這對于發展實用的電催化劑非常有幫助。
參考文獻
Haoyu Yue, Zhongnan Guo, Ziwen Zhou, Xuemeng Zhang, Wenjing Guo, Shuang Zhen, Pu Wang, Kang Wang, Wenxia Yuan, S-S Bond Strategy at Sulfide Heterointerface: Reversing Charge Transfer and Constructing Hydrogen Spillover for Boosted Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202409465
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202409465