二硫化钼（MoS₂）是在酸性环境中用于电催化析氢反应（HER）的Pt基催化剂的有前途的替代品。然而，碱性HER对二硫化钼的活性受到其缓慢的水离解动力学的限制。界面工程是设计碱性HER催化剂的有效策略。然而，当前催化剂的受限异质界面大大限制了其碱性HER性能。

有鉴于此，重庆大学李猛教授和郑玉杰等人，通过直接硫化NiMoO₄纳米片，报道了一种新型的连接在分级碳框架上的掺杂钴的界面和缺陷丰富的MoS₂/Ni3S₂异质纳米片。

本文要点

1）在杂化纳米片上，富含缺陷的纳米晶体MoS₂看起来像是锚定在Ni3S₂衬底上或植入在Ni3S₂衬底上，以产生丰富的异质界面。该异质结构是通过在还原性气氛中，在相对较低的温度下，对在碳纳米线上生长的NiMoO₄双金属纳米片进行直接化学气相硫化而构建的。适当的低温可以在MoS₂微晶中诱发丰富的晶格缺陷、畸变和位错，同时避免形成大量稳定性差的非晶晶体。缺陷可以暴露特定的晶面，增加活性位点。二维超薄纳米片具有较大的表面体积比，有助于暴露更多的表面位点。共掺杂进一步优化了催化剂的电子结构。纳米级碳纳米线可以增加催化剂纳米片的锚定位点，提供连续的电子转移途径，避免纳米片生长得太紧而无法与电解质接触。这种粗糙多孔的三维电极还可以减少气泡的粘附，加快气泡与电解质的传递过程。

2）在异质结构纳米片中，Ni₃S₂充当水离解促进剂，而MoS₂充当氢受体。密度泛函理论计算发现，电荷在异质界面上的重新分布可以降低氢吸附吉布斯自由能(∆GH*)和水分解能垒。

3）所得的具有两种混合成分协同作用的分层电极在1 M KOH中的-10 mA cm^-2下显示89 mV的低过电势，Tafel斜率低至62 mV dec^-1，并可在-100 mA cm^-2下至少持续运行50 h，且无明显电压变化。

总之，该研究为设计具有丰富活性界面的异质结构电催化剂提供了一种潜在可行的策略。

参考文献：

Liyang Zhang et al. Ni/Mo Bimetallic‐Oxide‐Derived Heterointerface‐Rich Sulfide Nanosheets with Co‐Doping for Efficient Alkaline Hydrogen Evolution by Boosting Volmer Reaction. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202006730

https://doi.org/10.1002/smll.202006730