利用地球上丰富的金属为阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)设计经济高效的电催化剂是电化学整体水分解系统获取清洁氢能源的关键。

有鉴于此，浙江理工大学董晓平副教授和Yun Tong等人，报告了一种开发双金属异质结构的简单而通用的策略，该结构代表了HER/OER工艺的高效催化剂。

本文要点

1）开发了一种简单而通用的合成策略，通过过渡金属硫化物(CoS₂，NiS₂，FeS₂和CuS)与活性高的MoS₂纳米片的杂化，在柔性碳布上设计一系列异质结构(分别为CoS₂@MoS₂/CC、NiS₂@MoS₂/CC、FeS₂@MoS₂/CC和CuS@MoS₂/CC)。

2）结果表明，最佳的CoS₂@MoS₂/CC和NiS₂@MoS₂/CC异质结构在10 mA cm^-2时的过电位最低，HER/OER分别只需要31 mV和225 mV。电解槽的电池电压很小，仅为1.58 V即可达到10 mA cm^-2。该结果明显优于许多报道的非贵金属催化剂。

3）更重要的是，这种合成策略是通用的，并且易于扩展到其他系列的异质结构材料，例如NiS₂@MoS₂/CC、FeS₂@MoS₂/CC和CuS@MoS₂/CC。与空白材料相比，所有这些异质结构均具有明显的改善的HER/OER性能。所有异质结构催化剂均由于特殊的界面相互作用以及协同催化作用而获得了大大提高的双功能活性。

总之，该工作提出的策略通过实验证实了异质结构增强电化学水分解催化剂双功能性能的可行性。

参考文献：

Qiong Sun et al. Universal Strategy of Bimetal Heterostructures as Superior Bifunctional Catalysts for Electrochemical Water Splitting. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c00037

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c00037