Small: 氢蚀刻双功能富硫缺陷ReS2/CC电催化剂，用于高效HER和OER

雨辰

2020-07-23

面对日益严重的能源危机和环境污染，迫切需要开发利用清洁可持续的氢能源来替代化学燃料，而电解水制氢是一种很有前途的氢能源生产技术。合成稳定，低成本，清洁且可持续的电催化剂，以实现高性能，低过电位和良好的耐水分解性的设计非常重要。二硫化铼（ReS₂）是一种高效、稳定的电催化剂，具有电子电导率各向异性,直接带隙可调（1.5~1.89 eV），层间弱范德华相互作用力等特点。晶体缺陷工程已被证实是一种通过调控材料的电子结构和电导率来提高电化学性能的重要策略。

有鉴于此，郑州大学的岳新政、易莎莎、刘仲毅等人，通过水热法在碳布基底上合成了ReS₂纳米片，继而制备了富有硫缺陷的ReS₂/CC电催化剂，表现出优异的HER和OER双功能电催化性能。

本文要点

1）在酸性和碱性介质中，Re/ReS₂-7H/CC催化剂在电流密度为10 mA cm⁻²条件下为HER提供42和44 mV的极低过电位，对应的Tafel斜率分别为36和53 mV dec⁻¹，优于大多数报道的电催化剂。对于OER，该催化剂在碱性条件下达到较低的过电位为290 mV (10 mA cm⁻²), Tafel斜率为81 mV dec⁻¹。

2）而且，在1 M KOH电解液中，Re/ReS₂-7H/CC同时作为正极和负极的电解水装置中仅需1.30 V的电压即可实现10 mA cm⁻²的电流密度。另外，该催化剂表现出优异的耐久性，其电流密度效率在0.5 M H₂SO₄介质中经过100小时后几乎没有损失。

3）测试和密度泛函理论(DFT)计算表明,引入硫缺陷的Re/ReS₂-7H/CC不仅可以优化ΔGH*活性位点，还可以增加反应活性位点和电荷转移速率，从而显著提高电催化剂的HER和OER性能。

总之，该工作提出的缺陷工程策略对于设计制备高性能的多功能电催化剂具有重要的借鉴意义。

参考文献：

Qing‐Qing Pang et al. Hydrogen‐Etched Bifunctional Sulfur‐Defect‐Rich ReS2/CC Electrocatalyst for Highly Efficient HER and OER. Small, 2020.

DOI: 10.1002/smll.202003007

https://doi.org/10.1002/smll.202003007