Nano Letters: 磁场助攻铁磁性MoS2催化剂析氢反应（HER）活性提升

民咕咕

2020-03-29

过渡金属硫族化合物（如MoS₂）具有成本低、储量丰富和稳定性高等特点，是一种极具应用前景的析氢反应（HER）电催化剂，然而，采用传统的手段如优化活性位点暴露比，调节晶相、空穴等对MoS₂的HER效率调节空间已经相当有限，因此，有必要开发新的调节手段对过渡金属硫化物特别是二维过渡金属硫化物的HER效率进行调节。由于在传统的二维TMD材料（如MoS₂）中存在层间势垒和具有低电导率的半导电层，因此有效的电子转移可能在催化活性中起关键作用。

有鉴于此，江西师范大学的Cailei Yuan和北京科技大学的Shouguo Wang等人合作成功合成了铁磁性MoS₂材料，并详细研究了外加磁场对其HER活性的促进作用。

本文要点

要点1. 采用改良的逐步化学沉积法，在倾斜的SiO₂/Si基底上成功合成了铁磁性碗状MoS₂薄片，并针对薄片进行了原子力显微镜（AFM）和透射电镜（TEM）等一系列表征。

要点2. 通过利用外部垂直磁场，铁磁碗状的MoS2薄片可以使电子容易地从玻璃碳电极传输到活性位点以驱动HER，从而实现磁性HER增强。

要点3. 恒定外电势为-150 mV时，相对于缺少垂直外部磁场的情况，在有外部磁场的情况下，铁磁碗状MoS₂薄片可提供大约两倍的电流密度。

要点4. 合成的铁磁碗状MoS₂薄片在HER反应中具有良好的稳定性，且这种磁性促进HER活性提升的方式不仅可以用于MoS₂材料，还可以用于其他二维过渡金属硫族化合物材料。

总之，该工作可能会为突破瓶颈以进一步改善二维过渡金属硫族化合物的HER性能提供新的途径，也为在催化应用中利用磁增强技术提供了更广泛的思路。

参考文献：

Zhou et al., Magnetic Enhancement for Hydrogen Evolution Reaction on Ferromagnetic MoS₂ Catalyst, Nano Letters, 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00845

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00845