MoS2 的边缘位点对析氢反应 (HER) 具有催化活性。然而,原始边缘位点通常只包含本征原子或缺陷,限制了氢物种吸附和解吸的调节,这是HER的关键步骤。此外,与大量电化学惰性原子相比,原始边缘上的原子数量很少。因此,需要开发一种可扩展的技术来创建大量具有高度 HER 活性的边缘位点。
有鉴于此,厦门大学曹阳教授等人,开发了一种等离子体蚀刻策略,用于创建具有可控数量的活性位点的MoS2边缘电极,从而能够使用局部探针方法对其 HER 活性进行定量表征。
本文要点
1)使用CHF3等离子体蚀刻技术在MoS2纳米片上创建丰富的边缘位点,同时在这些位点上掺杂F原子。选择F原子是因为它在元素周期表中电负性最大,这预计会引起MoS2电子结构的显著变化。
2)为了研究氟掺杂对蚀刻边缘HER性能的关键作用,开发了电化学微器件来测量单个MoS2纳米片蚀刻边缘位点的催化活性。具有较大电负性的氟原子被掺杂在MoS2边缘位点上,与原始边缘相比,其活性增强了5倍,这归因于氢物种的更适度的结合能。
3)这种方法的可扩展性通过在宏观数量上活化 MoS2 催化剂而得到进一步证明,从而提高了 HER 性能和稳定性。
总之,该工作为了解掺杂对边缘位原子水平的影响提供了一个二维材料平台,并为高效催化剂的设计提供了新的途径。
参考文献:
Ruihua Zhang, et al. Creating Fluorine-Doped MoS2 Edge Electrodes with Enhanced Hydrogen Evolution Activity. Small Methods, 2021.
DOI: 10.1002/smtd.202100612
https://doi.org/10.1002/smtd.202100612