付磊/曾梦琪团队最新研究提出“双自建门控增强电催化析氢”策略

2022-05-06 12:51:02

近日，《先进材料》（Advanced Materials）以研究性论文（Research Article）的形式，在线发表了化学与分子科学学院教授付磊、副教授曾梦琪关于双自建门控调控电催化析氢活性的最新研究成果。

论文题目为《双自建门控增强电催化析氢》（“Dual Self-Built Gating Boost Hydrogen Evolution Reaction”），武汉大学为第一署名单位，付磊、曾梦琪为通讯作者，高等研究院博士研究生朱小会、化学与分子科学学院博士研究生汪晨阳、硕士研究生王亭力为共同第一作者。

电催化析氢是目前最有前途的绿色制氢技术之一，是实现可再生清洁能源的重要途径。然而，电催化析氢反应过程中，缓慢的动力学过程制约着催化反应效率。增加活性位点的本征活性是加快催化反应动力学的有效策略，对于提升催化反应的整体效率具有重要意义。

该工作提出了一种“双自建门控”的策略调控催化剂的电子结构，实现了对催化剂本征活性的极大提升。以ReS2‒WS2/WS2混合异质结作为模型催化剂，其中同时存在ReS2-WS2面内界面和ReS2/WS2层间界面。双自建门控可以双向地调控电荷从WS2转移到ReS2。电荷在混合异质结界面重新分布后，使得ReS2区域富电子，可以平衡中间体吸附和产物解吸，改善催化位点的活性，提高反应动力学。在6 V的栅压调制下，ReS2‒WS2/WS2电催化中的过电位和Tafel斜率低至49 mV和35 mV dec–1，相比于纯WS2催化剂提高了近4倍。双自建门控策略表现出良好的普适性，可以拓展到更多的体系中，如MoS2-WS2/WS2，这为设计先进电催化剂并调控其催化活性提供了新的思路。