赵强/黄维/王龙禄Nat. Commun. 具有莫尔超晶格的WS2用于高效HER

2021年8月27日下午11:30 • 顶刊解读

莫尔超晶格(MSL) 的发现开启了“旋转电子学”研究的新纪元。MSLs工程和实现独特的新兴性质是关键挑战。

南京邮电大学赵强、黄维和王龙禄等报道了一种高效的合成策略，通过简单的一步水热法基于WS₂纳米带的机械柔韧性来制造MSL，并对其电催化HER性能进行了研究。

作者在由纳米带合成过程中的机械不稳定性驱动直接获得WS₂ MSLs。将“旋转电子学”应用于催化制氢领域时，发现了包括优异的导电性、特殊的超疏气性和超亲水性以及增强的电催化活性在内的新兴特性。

在0.5 M H₂SO₄中，合成的WS₂ MSLs电催化剂在10 mA cm^-2的电流密度下显示出40 mV dec^-1的Tafel斜率和60 mV的过电位。同时，WS₂ MSL独特的纳米结构进一步促进了WS₂ MSL的快速传质。

DFT计算表明，WS₂ MSLs中的电子轨道耦合强，WS₂ MSLs的电荷密度比正常堆叠的双层WS₂更大和更清晰。

另外，WS₂ MSLs中WS₂平面发生了显着的应变变形，与正常双层WS₂相比，扭曲双层WS₂的W-edge和S-edge的活性位点具有更低的ΔG_H。原子结构可以通过上移W原子的d带中心和S原子的p带中心来微调活性位点的电子结构，从而增强氢结合能，提高了HER性能。因此，相和MSL的协同作用可以增强HER活性。

WS₂ moiré superlattices derived from mechanical flexibility for hydrogen evolution reaction. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-25381-1

赵强/黄维/王龙禄Nat. Commun. 具有莫尔超晶格的WS2用于高效HER

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赵强/黄维/王龙禄Nat. Commun. 具有莫尔超晶格的WS2用于高效HER

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