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              具有基面催化活性的铼掺杂和稳定的MoS2原子层

              氢气作为一种清洁能源能够有效的解决能源问题,因此发展一种稳定高效的析氢反应催化剂就显得尤为重要。MoS2具有与自然界中产氢酶相似的边缘结构,价格低廉且分布广泛,然而六方相结构(H-phaseMoS2的基面具有催化惰性。之前研究采用了提高表面缺陷浓度,掺杂过渡金属离子以及碱性金属插层等方法提高MoS2基面的活性,其中碱性金属插层能够使H相的MoS2转化为具有活性的四方相结构(T-phase)的MoS2,但是碱原子与MoS2之间的键易断裂重新形成H相的MoS2。近期研究发现MoS2与金属元素构成一种合金能有效的解决MoS2基面催化惰性的问题。

              201810月,北京航空航天大学的研究者在《Advanced materials》报道了MoS2Re原子制成一种Re - Mo合金的研究。Re原子具有与Mo原子相似的原子半径且具有更多的价电子,同时MoS2是一种具有稳定的DTdistorted tetragonal)结构。研究者通过气相化学沉积法(CVD),以氧化钼、硫磺粉以及高铼酸铵为前驱体制备了Re - Mo合金材料。

              通过扫描透射电镜观察发现,当Re原子在合金中的占比大于50%时,Re - Mo合金材料从H相转变为了稳定的DT相的结构。经过一系列电化学性能测试可以得出,Re - Mo合金材料有很好的催化析氢反应的催化活性,更重要的是,这种Re - Mo合金具有极好的稳定性以及循环性。最后研究者又进行了密度泛函理论计算,Re原子的作用仅仅是稳定DT结构,而催化作用主要发生在局部富钼的结构中,其催化活性与铂非常接近。

              研究者希望进一步探索其他价电子数与钼不同的金属,例如锰或铌,可能会产生性能更接近铂的合金催化剂。(来源:QYIM & AMSC WK CAI 编报)

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