过渡金属二硫属化物（TMDs）是一类MX₂层状半导体，其中M是过渡金属元素（例如Mo、W、Re或Ti），X是硫族元素（例如S、Se和Te）。TMD由于其简单的二维（2D）结构在基础研究和超薄电子器件中的应用上引起了人们的极大关注。其中，由于量子约束效应，二硒化钼（MoSe₂）的电子结构由间接带隙（1.09 eV）向直接带隙（1.58 eV）转变，其厚度从多层膜减小到单层膜（约6.5 Å）。

近日，台湾科技大学R. S. Chen报道了在合成的具有双六方（2H）结构的MoSe₂层状晶体中观察到自发形成的表面电子积累（SEA），其高达10¹⁹ cm^-3的表面异常高的电子浓度比内部体积的电子高（3.6×10¹² cm^-3）高几个数量级。

文章要点

1）通过机械剥离和室温去硒化很容易在MoSe₂产生SEA。

2）研究发现，Se空位是产生SEA和n型电导率的主要来源，也是MoSe₂电催化活性位点。由Se空位导致的表面缺陷共轭的SEA极大地提高了MoSe₂的电催化析氢反应（HER）活性。

3）实验结果显示，氮等离子体处理的2H-MoSe₂基面的HER过电位为0.17 V，Tafel斜率为60 mV/dec，具有最佳的HER效率，其HER性能优于几种纳米结构、薄膜和杂化材料。

研究工作揭示了表面主导的电子特性及其在改善基面HER性能的作用，对于开发稳定、低成本、高效的2H-MoSe₂电催化剂具有重要意义。

参考文献

Y.S. Chang, C.Y. Chen, C.J. Ho, C.M. Cheng, H.R. Chen, T.Y. Fu, Y.T. Huang, S.W. Ke, H.Y. Du, K.Y. Lee, L.C. Chao, L.C. Chen, K.H. Chen, Y.W. Chu and R.S. Chen, Surface Electron Accumulation and Enhanced Hydrogen Evolution Reaction in MoSe2 Basal Planes, Nano Energy, 2020

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105922

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105922