金属晶相的VB族（钒、铌、钽）二维过渡金属硫化物（two-dimensional transition-metal dichalcogenides (TMDs)）展现了非常好的催化HER（hydrogen evolution reaction）性能。不饱和边缘位点、高活性的基面位点是VB族金属构成的TMD具有高催化活性的原因，与之相比而言，VIB族（铬、钼、钨）的二维过渡金属硫化物的催化活性只能依靠边缘不饱和的金属原子或者硫原子作为催化活性位点。发展大批量制备高活性电催化剂仍然存在着巨大难度。意大利理工学院(Istituto Italiano di Tecnologia)石墨烯实验室的Francesco Bonaccorso教授在报道了其在TaS₂:TaSe₂异质结催化剂合成和HER性能上的最新结果。

本文要点：

1） 发现了一种简单易得的Pd(II)配体在活化γ-位点上的C-H键中非常有效。发展了异丙醇溶剂中剥离2H晶相的TaS₂方法，剥离得到单层或者少层的（1H/2H晶相）纳米盘。并通过加热处理实现了电催化剂的多孔结构，加强了催化过程中的离子运输能力、提高了催化活性中心的密度。

2） H晶相的TaS₂和H晶相的TaSe₂混合杂化材料实现了对氢原子吸附吉布斯自由能的调节，使吉布斯自由能在热力学上达到接近吸附前后能量没有区别（thermo-neutral value）的作用，提高了HER催化活性。在酸性体系中，分解水制备氢气在10 mA cm^-2的电流密度条件下的过电势为120 mV，在碱性体系中，分解水制备氢气在10 mA cm^-2的电流密度条件下的过电势为230 mV。

参考文献：

Leyla Najafi; Sebastiano Bellani; Reinier Oropesa-Nuñez; Beatriz Martín-García; Mirko Prato; Lea Pasquale; Jaya-Kumar Panda; Petr Marvan; Zdeněk Sofer; Francesco Bonaccorso, ACS Catal. 2020, 10, XXX, 3313-3325

DOI: 10.1021/acscatal.9b03184

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b03184