在电解水中，由于过高的电势，动力学迟缓极大地阻碍了析氢反应（HER）和析氧反应（OER）。到目前为止，Pt是电化学HER的最佳催化剂，RuO2和IrO2是最佳的OER催化剂。Pt的高价格和产量低限制了其在商业化电池中的使用。另一方面，在强酸/碱电解质中，RuO2和IrO2在强酸/碱电解质中的电化学反应中稳定性低，并且其高成本在工业应用中也是不利的。由于出色的催化性能， 2D过渡金属二硫化物（TMD）纳米结构（例如MoS2纳米片）引起了极大的关注。研究指出MoS2的亚稳的四方金属（1T）或1T*(扭曲1T)相具有比半导体稳定六边形（2H）相更好的电性能。研究人员试图开发TMD作为稳定和高活性的OER催化剂，用于整体水分解。为了赋予这样的双功能催化剂的活性，第一过渡金属如Co和Ni被频繁并入各种方法，包括在离子形式的掺杂。然而，关于1T*相MoS2的双功能催化活性的研究很少。基于此，韩国大学的Jeunghee Park以及全州大学Hong Seok Kang等人通过水热取代反应合成了结合有钴和钌（Ru）的1T*相MoS2纳米片。Co-Ru-MoS2杂化纳米片与Co-MoS2和Ru-MoS2相比，在碱性电解质中对HER和OER均表现出优异的催化活性。
文章要点：
1）通过两步溶剂热/水热取代反应合成了掺杂有Co并用Ru纳米颗粒（尺寸为1-5 nm）修饰的1T相MoS2纳米片（CoRu-MoS2）。为了进行比较，还合成了Co-MoS2和Ru-MoS2纳米片。EELS，HAADF STEM，XPS和XANES/EXAFS数据表明，Co原子均匀取代了金属1T相MoS2的Mo原子，并且纯Ru金属沉积在Co掺杂的MoS2上。在MoS2样品中，CoRu–MoS2纳米片表现出对HER和OER的最佳催化活性，其特征是在10 mA cm-2时过电势分别为52和308 mV，在1.0 m KOH中的塔菲尔斜率分别为55和50 mV decade-1。
2）HER/OER后的电子结构分析表明，保留了1T*相。与实验结果相一致，我们沿反应路径进行的吉布斯自由能计算表明，CoRu–MoS2提供了最佳的HER活性。同时在Ru的（002）面上有利地发生了水的吸附和离解，掺杂Co使中间体更有利而进一步催化了HER。对于OER，通过掺杂Co氧化Ru产生的RuO2纳米颗粒可以用作OH-吸附的活性催化位。CoRu–MoS2优异的双功能催化性能是由于金属共掺杂的MoS2和具有催化活性的Ru纳米颗粒的结合，产生了优化的电子结构可用于水分解。
Ik Seon Kwon, et al, Ruthenium Nanoparticles on Cobalt-Doped 1T*Phase
MoS2 Nanosheets for Overall Water Splitting, Small ,2020
DOI:10.1002/smll.202000081
https://doi.org/10.1002/smll.202000081
