硫化钼（MoS₂）具有极高的电催化析氢（HER）潜力，但其在酸性介质中的结构不稳定性和在碱性/中性介质中的高势垒限制了其实际应用。

近日，郑州轻工业大学方少明教授，中科院大连化物所刘健研究员，Sheng Ye报道了设计了一种单分散的夹心结构MoO₂/MoS₂/C中空纳米反应器，该中空纳米反应器具有三层“导体/催化剂/保护层”结构，可在全pH范围内高效的电催化HER。

文章要点

1）具有超高原始电导率的金属MoO₂衬底可以促进电荷转移，而硫空位的引入激活了MoS₂高暴露的(002)晶面。

2）优化后的MoO₂/MoS₂/C纳米反应器在酸性、碱性和中性介质中的过电位分别为77 mV、91 mV和97 mV（10 mA cm⁻²），塔菲尔斜率分别为41 mV、49 mV和53 mV dec⁻¹，明显优于大多数MoS₂基电催化剂。此外，原位生成的缺陷碳壳，防止了电催化剂在酸性和碱性介质中的腐蚀；研究人员通过原位拉曼和X射线衍射表征，验证了催化剂的结构稳定性。

3）密度泛函理论（DFT）计算结果显示，空位工程可以在整个pH范围内调节催化剂的能带结构、电子密度差、总态密度以及对H*和H₂O的吸附-解离能力。

这项研究为合理开发实用的耐久pH通用型析氢电催化剂提供了参考。

参考文献

Feilong Gong, et al, All-pH Stable Sandwich-Structured MoO₂/MoS₂/C Hollow Nanoreactors for Enhanced Electrochemical Hydrogen Evolution, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202101715

https://doi.org/10.1002/adfm.202101715