湖南师大余芳Small：利用多位点工程促进WS2基异质结构的碱性HER/OER动力学

碱性水电解是一种利用间歇性能源产生的剩余电力可规模化生产氢气的先进技术，但是对于非贵金属电催化剂来说，如何有效地将水分解成氢气和氧气仍然面临挑战，特别是对于基于二硫化钨（WS₂）的催化剂。

基于此，湖南师范大学余芳教授（通讯作者）等人报道了一种构建在介孔双金属氮化物（Ni₃FeN）纳米阵列上开发用于双功能水分解的基于WS₂的混合电催化剂的多位点工程策略。

通过密度泛函理论（DFT）计算计算表明，N掺杂的WS₂颗粒和Ni₃FeN载体之间的强界面相互作用导致了最佳的氢吸附自由能和界面处水离解的较低动力学势垒。

作者受到理论预测的启发，通过在Ni₃FeN花状阵列上原位锚定小的N掺杂WS₂颗粒，开发了一系列用于碱性电解质中双功能水分解的多相电催化剂。

通过实验研究发现，N-WS₂/Ni₃FeN杂化材料在析氢反应（HER）方面表现出色，仅需要84和210 mV的极低过电位，就分别提供10和500 mA cm^-2的电流密度，并具有优异的耐久性，超过了大多数基于WS₂的电催化剂。

同时，它还具有出色的析氧反应（OER）性能，在100和500 mA cm^-2下具有240和285 mV的小过电位，及优异的耐久性，大大超过基准IrO₂（281 mV）和许多其他报道的非贵金属OER催化剂。

特别是，使用这种双功能催化剂作为阳极和阴极电极，可以实现在100 mA cm^-2下仅1.65 V的碱性电池进行整体水分解，这甚至优于最先进的IrO₂(⁺)//Pt(⁻)对和许多非贵金属双功能电催化剂。该工作为水电解用WS₂基非均相电催化剂的设计提供了一条有希望的途径。

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.

湖南师大余芳Small：利用多位点工程促进WS2基异质结构的碱性HER/OER动力学

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