氢（H₂）是一种零排放的可再生能源，水分解催化是产氢的最有效方法之一。铂（Pt）是析氢反应（HER）的最佳催化剂；然而，Pt地球储量少，限制了大规模的使用。因此，开发廉价，地球富含的稳定，高效的HER非贵金属催化剂代替Pt基催化剂具有重要意义。固定在载体上的单金属原子或单核金属络合物的原子级分散催化剂具有最大的原子效率，为催化提供了理想的平台。而原子级分散的金属催化剂开发中的最大挑战是它们的低金属原子负载密度，不可控制的局部化以及与载体模棱两可的相互作用，从而难以最大化其催化性能。近日，吉林大学Weitao Zheng，Xiaoqiang Cui，北京大学Shaojun Guo等多团队合作，合成了一种界面催化剂，该催化剂由与扭曲的1T MoS₂纳米片（SA Co-D 1T MoS₂）共价结合的原子钴阵列组成。作者发现MoS₂从2H相转变为D-1T相是由晶格失配引起的应变以及组装过程中Co和MoS₂之间Co-S共价键的形成所诱导的，这也是形成高活性单原子阵列催化剂必不可少的。实验发现，SA Co-D 1T MoS₂催化剂具有类似Pt的HER活性（达到10 mA cm⁻²电流密度，过电位仅42 mV，Tafel斜率为32 mV dec⁻¹），并具有高的长期稳定性。活性位点阻断实验与DFT计算表明，该催化剂优异的HER性能来源于Co原子与D-1T MoS₂载体的S协同作用调节了界面处氢键合的模式。

Kun Qi, Xiaoqiang Cui*, Shaojun Guo*, Weitao Zheng,* et al. Single-atom cobalt array bound to distorted 1T MoS₂ with ensemble effect for hydrogen evolution catalysis. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-12997-7

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12997-7