Adv Funct Mater：MoSe2/Bi2Se3六方納米片準平面雜化結構的研究

【引言】

可持續清潔能源和高效儲能技術的發展近年來受到科學家們的廣泛關注。分子氫由于高重力能量密度和環境友好的特性，被認為是未來能夠滿足能源需求的有效方案。通過電化學還原法分解水來產生氫氣，具有高效性和可行性，因而通常需要高效和耐用的電催化劑來使過電勢最小化并減少被吸附氫分子的自由能壘（即ΔGH），從而使析氫過程(HER)更容易在熱力學和動力學方面進行。最近，有報道稱研發了一種新型高效電催化劑——MoSe₂ / Bi₂Se₃六方納米片，顯著提高了MoSe₂電極的HER活性和超級電容器的性能。

【成果簡介】

近日，中國科學技術大學楊晴教授(通訊作者)團隊在Adv Funct Mater上發布了一篇關于電催化劑的文章，題為“Integrated Quasiplane Heteronanostructures of MoSe₂/Bi₂Se₃Hexagonal Nanosheets: Synergetic Electrocatalytic Water Splitting and Enhanced Supercapacitor Performance”。作者設計出MoSe₂/ Bi₂Se₃雜化的一體化準平面結構，其具有低起始電位、小的Tafel斜率、高電流密度和長期穩定性，表現出優異的析氫反應活性；同時高的比電容、優異的倍率性能和快速的離子擴散顯著增強了超級電容器的性能。

【圖片導讀】

圖1 MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體的形態結構表征

(a-b) 低倍和高倍的SEM圖像；

(c-d) 樣品TEM圖像;

(e-f) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體的高分辨率透射電鏡圖像；

(g) 樣品的選區電子衍射(SAED)圖像；

(h) HAADF-STEM圖像和單個MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體的相應EDX映射圖像。

圖2 樣品的X射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜檢測

(a) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體和純MoSe₂的XPS圖；

(b) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體和純Bi₂Se₃的XPS圖;

(c) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體、純MoSe₂和純Bi₂Se₃的拉曼光譜圖。

圖3 MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體紫外光電子能譜圖

(a) MoSe₂的UPS譜圖，接近費米能級和價帶最大值；

(b-c) Bi₂Se₃和MoSe₂ UPS譜圖的起始水平;

(d) Bi₂Se₃和MoSe₂的能帶示意圖。

圖4 MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體的HER活性

(a) 極化曲線；

(b) Tafel斜率;

(c) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體的尼奎斯特圖；

(d) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體在恒定過電位下的計時電流曲線。

圖5 MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體的超級電容器性能

(a) 樣品的循環伏安法(CV)曲線；

(b-c) 樣品的恒電流充放電(GCD)曲線;

(d) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體、純MoSe₂和純Bi₂Se₃放電電容與電流密度；

(e) 純Bi₂Se₃，MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體和純MoSe₂電極的EIS譜；

(f) MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體循環性能和GCD曲線。

【小結】

這篇文章通過熱注入工藝設計并開發了一種具有異質結構的新型MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化材料。研究結果表明，XRD圖譜、EDX譜圖、TEM、SEM和HRTEM圖像確定了MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體的結構、組成和形態，而HAADF-STEM圖像和相應的EDX圖揭示了MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體中元素的分布并且證實了MoSe₂納米片均勻地生長在六方晶Bi2Se3納米片基底的整個表面上。此外，XPS和UPS譜顯示了在雜交體系中存在電子調控，這證實了MoSe₂ / Bi₂Se₃雜化體具有更易于獲得的氧化還原活性位點，相對較大的有效表面積和更好的電子傳輸能力，因此呈現更強的電化學性能。

文獻鏈接：Integrated Quasiplane Heteronanostructures of MoSe₂/Bi₂Se₃ Hexagonal Nanosheets: Synergetic Electrocatalytic Water Splitting and Enhanced Supercapacitor Performance? ?(Adv. Funct. Mater, 2 November, 2017 , DOI: 10.1002/adfm.201703864）
本文由材料人編輯部納米學術組jcfxs01供稿，材料牛編輯整理。

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