析氧反应(OER)被认为是电化学解水的瓶颈。层状结构的二硫化钼(MoS₂)作为OER催化剂具有很大的应用潜力。然而，与商业IrO₂催化剂相比，MoS₂基催化剂较低的OER活性限制了它们的实际应用。

有鉴于此，中科院大连化物所刘健研究员等人，通过油水微乳液法合成了尺寸分布为563±14.8 nm的单分散且均一的卵黄结构MoS₂纳米反应器（O–MoS₂@Pt）。

本文要点

1）由氧掺杂引起的硫空位可以引导Pt锚固在外壳上生成均匀的纳米粒子（约10.9nm）。电子顺磁共振（EPR），X射线光电子能谱（XPS）和X射线吸收精细结构（XAFS）被用于协同研究锚定机理。具有高度活化的基础平面和界面的O–MoS₂@Pt纳米反应器在10 mA/cm²时表现出244 mV的超电势，而Tafel斜率则为53 mV/dec，这比市售IrO₂和大多数基于MoS₂的催化剂要好得多。

2）由于防止了团聚，增强了机械稳定性并调节了气体释放，合成的蛋黄壳结构纳米反应器在连续循环测量24小时后，纳米结构和超电势的变化可忽略不计。原位XRD测量表明在OER过程中整个纳米反应器的耐久性。

3）密度泛函理论计算表明，可以通过引入空位和修饰Pt纳米粒子来有效地调节电子结构和热力学反应壁垒，从而大大提高了OER活性。

总之，该工作揭示了通过调节电子结构和热力学反应势垒来设计电分解水的高活性催化剂。

参考文献：

Feilong Gong et al. Boosting electrochemical oxygen evolution over yolk-shell structured O–MoS₂ nanoreactors with sulfur vacancy and decorated Pt nanoparticles. Nano Energy, 2020.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105284

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105284