堿性水電解是一種利用間歇性能源產(chǎn)生的剩余電力可規(guī)?；a(chǎn)氫氣的先進技術(shù)，但是對于非貴金屬電催化劑來說，如何有效地將水分解成氫氣和氧氣仍然面臨挑戰(zhàn)，特別是對于基于二硫化鎢（WS2）的催化劑。
基于此，湖南師范大學余芳教授（通訊作者）等人報道了一種構(gòu)建在介孔雙金屬氮化物（Ni3FeN）納米陣列上開發(fā)用于雙功能水分解的基于WS2的混合電催化劑的多位點工程策略。
通過密度泛函理論（DFT）計算計算表明，N摻雜的WS2顆粒和Ni3FeN載體之間的強界面相互作用導致了最佳的氫吸附自由能和界面處水離解的較低動力學勢壘。
作者受到理論預測的啟發(fā)，通過在Ni3FeN花狀陣列上原位錨定小的N摻雜WS2顆粒，開發(fā)了一系列用于堿性電解質(zhì)中雙功能水分解的多相電催化劑。
通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，N-WS2/Ni3FeN雜化材料在析氫反應（HER）方面表現(xiàn)出色，僅需要84和210 mV的極低過電位，就分別提供10和500 mA cm-2的電流密度，并具有優(yōu)異的耐久性，超過了大多數(shù)基于WS2的電催化劑。
同時，它還具有出色的析氧反應（OER）性能，在100和500 mA cm-2下具有240和285 mV的小過電位，及優(yōu)異的耐久性，大大超過基準IrO2（281 mV）和許多其他報道的非貴金屬OER催化劑。
特別是，使用這種雙功能催化劑作為陽極和陰極電極，可以實現(xiàn)在100 mA cm-2下僅1.65 V的堿性電池進行整體水分解，這甚至優(yōu)于最先進的IrO2(+)//Pt(?)對和許多非貴金屬雙功能電催化劑。該工作為水電解用WS2基非均相電催化劑的設計提供了一條有希望的途徑。
Boosting Alkaline Hydrogen and Oxygen Evolution Kinetic Process of Tungsten Disulfide-Based Heterostructures by Multi-Site Engineering. Small, 2021, DOI: 10.1002/smll.202104624.
https://doi.org/10.1002/smll.202104624.
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