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上硅所Adv. Sci.：Mo2S3@NiMo3S4異質(zhì)結(jié)在大電流密度下實現(xiàn)高效整體水分解

在大電流驅(qū)動下堿性水裂解用于大規(guī)模制氫，通常存在電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)遲緩的問題。商用貴金屬催化劑在大電流條件中不穩(wěn)定，而大多數(shù)非貴金屬催化劑只能在<200 mA cm^-2的低電流密度下具有高活性，遠(yuǎn)低于工業(yè)要求的電流密度（>500 mA cm^-2）。

基于此，中科院上海硅酸鹽研究所黃富強研究員、王家成研究員和唐宇峰博士（共同通訊作者）等人報道了基于硫化物的金屬異質(zhì)結(jié)以通過調(diào)節(jié)相變耦合的電子結(jié)構(gòu)與鉬（Mo）和鎳（Ni）摻入的界面缺陷來滿足工業(yè)需求。

具有金屬導(dǎo)電性的金屬硫化物Mo₂S₃作為金屬載體，其由具有額外Mo-Mo鍵的典型MoS₂轉(zhuǎn)變而來。通過原位外延生長NiMo₃S₄，構(gòu)建了Mo₂S₃@NiMo₃S₄金屬異質(zhì)結(jié)，其具有金屬導(dǎo)電性和豐富的活性位點，能夠在大電流密度下進行水電解。同時，NiMo₃S₄納米片在Mo₂S₃納米棒上的原位外延生長具有低界面電阻和增強的界面電荷轉(zhuǎn)移特性，有利于快速OER動力學(xué)。

設(shè)計合理的Mo₂S₃@NiMo₃S₄金屬異質(zhì)結(jié)具有耦合的2D納米片和1D納米棒，在電流密度為10、100和1000 mA cm^-2時，OER的過電位分別為173、256和390 mV，HER的過電位分別為32、124和174 mV。將其集成到對稱雙電極電解槽中時，在工業(yè)電流密度為500和1000 mA cm^-2時，電解水僅需1.639 V和1.672 V，具有出色的耐久性（超過100 h），是用于大電流下水分解的最好非貴金屬電催化劑之一。

該工作揭示了具有優(yōu)化的界面電子結(jié)構(gòu)和豐富的工業(yè)水分解活性位點的金屬異質(zhì)結(jié)的設(shè)計。

Bimetal Modulation Stabilizing a Metallic Heterostructure for Efficient Overall Water Splitting at Large Current Density. Adv. Sci., 2022, DOI: 10.1002/advs.202202750.

https://doi.org/10.1002/advs.202202750.

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/11/18/6b484edcc3/

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