涂江平教授課題組在過渡金屬硫化物MoSe2催化析氫研究方面取得重要進展

【成果簡介】

b-d) 分別是VG、MoSe₂/VG、N-MoSe₂/VG試樣的SEM圖像。

e) N-MoSe₂/VG的C、Mo、Se、N的EDS元素映射圖像。

圖2 ?N- MoSe₂/VG 陣列展現出優異的催化性能

a、b) VG、N-VG、MoSe₂/VG、N-MoSe₂/VG試樣的LSV曲線和Tafel圖。

c) 在不同電流密度和時間下測得MoSe₂/VG、N-MoSe₂/VG的電化學穩定性。

d) 初始態和32h后N-MoSe₂/VG納米片的LSV曲線的對比。

e、f) 分別是VG、N-VG、MoSe₂/VG、N-MoSe₂/VG試樣的電流密度與掃描速率之比和Nyquist圖。

【研究內容】

氫能是公認的清潔能源。電催化產氫是一種極其有效的產氫技術，然而目前使用的貴金屬鉑（Pt）和Pt基合金催化劑因其低自然豐度和高昂價格限制了其工業化應用。MoSe₂是一種優良的非貴金屬催化劑，但是塊狀粉末2H相MoSe₂顆粒是寬帶隙半導體，電導率偏低，且催化活性中心少導致電催化產氫效率低下。針對這些問題，鄧盛玨及其所屬課題團隊利用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）法制備的三維多孔垂直石墨烯陣列（VG）作為導電基底，并結合水熱法制備了核殼結構VG/MoSe₂陣列。盡管VG能為MoSe₂提供良好的電子傳導性，但是MoSe₂一般以半導體性質的2H相出現，削弱了電催化產氫性能。因此，為了進一步改善VG/MoSe₂陣列的催化析氫性能，研究人員對其進行氨氣熱處理改性，通過N摻雜引發MoSe₂內部的2H到1T相轉，最終形成2H-1T復合相。1T相的MoSe₂具有窄的能帶寬度，表現出金屬性質，極大改善了催化過程中的電子傳輸。同時，N引入進一步增加了MoSe₂片層邊緣位置析氫活性位點。結合陣列多孔的一體化催設計，上述N- MoSe₂/VG 陣列展現出優異的催化性能如低的過電位和大催化電流。上述研究成果對過渡金屬硫化物在電化學析氫中的應用有著積極的推動作用。

上述研究工作得到了國家自然科學基金（編號51502263、51571180）、錢江人才計劃（編號QJD1602029）、浙大百人計劃等資助。感謝海南大學林仕偉教授的支持。

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文獻鏈接：Directional Construction of Vertical Nitrogen-Doped 1T-2H MoSe₂/Graphene Shell/Core Nanoflake Arrays for Efficient Hydrogen Evolution Reaction

本文由材料人編輯部劉萬春編輯，點我加入材料人編輯部。

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