MoS₂、WS₂、NbS₂二维过渡金属硫化物是重要的HER催化剂，因为二维过渡金属硫化物的理论氢吸附能合适进行HER催化反应，同时这种催化剂稳定性较高，不含贵金属。但是相对于贵金属催化剂，过渡金属硫化物的催化活性更低。

过渡金属硫化物的结构、催化活性位点的局部环境能够显著影响HER电催化反应性能。HER催化反应过程的机理包括两种，Volmer-Heyrovsky机理和Volmer-Tafel机理，其中质子首先通过Volmer反应以电化学吸附方式吸附在催化剂位点，随后通过Heyrovsky或者Tafel反应生成H₂并且发生脱附。因此在电催化剂表面上的H覆盖度是动态变化的，氢覆盖度显著影响HER催化反应，因此调控催化剂表面氢覆盖度对于优化HER催化反应活性非常必要。

有鉴于此，本田研究院Avetik R. Harutyunyan，哥伦比亚大学James Hone、Daniel V. Esposito等报道单层MoS₂电催化剂的HER催化活性通过在催化剂界面上引入介导分子调控氢原子覆盖度，提高了HER催化反应活性。发现十二烷基硫酸钠（SDS）得以促进酸性环境催化剂中的硫空穴（V_S）位点、边界位点两种催化位点的催化活性，能够实现TOF提高5个数量级。同时发现CTAB分子吸附反而抑制质子的吸附因此降低HER催化反应活性。

本文要点：

（1）

计算模拟结果发现，SDS分子能够通过抓取水合氢离子的质子，促进质子吸附在催化剂界面并且转移到V_S位点，因此通过形成楼梯状能量变化过程有效降低反应能垒。

（2）

本文研究结果说明，通过协同调控质子转移介导分子与设计优化催化活性位点，有助于提高催化剂的催化活性。

参考文献

Xiangye Liu, Baichang Li, Fernando A. Soto, Xufan Li, Raymond R. Unocic, Perla B. Balbuena, Avetik R. Harutyunyan*, James Hone*, and Daniel V. Esposito*, Enhancing Hydrogen Evolution Activity of Monolayer Molybdenum Disulfide via a Molecular Proton Mediator, ACS Catal. 2021, 11, 12159–12169

DOI: 10.1021/acscatal.1c03016

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03016