Applied Catalysis B: Environmental: Fe和P掺杂的1 T相富集WS2三维树枝状纳米结构，可实现高效全水分解

雨辰

2021-01-18

1 T-WS₂比2H-WS₂具有更高的析氢反应(HER)性能。然而，由于缺乏热力学稳定性和大规模合成工艺的存在，1 T-WS₂的研究至今仍被忽略。

有鉴于此，韩国科学技术院Hoon Kim教授和全北国立大学教授Lee Joong Hee等人，报道了在柔性碳布衬底上铁和磷共嵌入和掺杂1T富集的二硫化钨（WS₂）的龙舌兰型3D树枝状纳米结构的制备，作为高效的全水分解电催化剂。

本文要点

1）结合所有已知的可能改善WS₂催化效率的因素，即富集1T相以改善电导率，活化潜在的基础平面以增加催化活性位点的密度以及产生高孔隙度具有高表面积的纳米结构，首次实现WS₂的最高催化水分解功效。虽然很难确定哪个因素确切地起主要作用，或者哪个因素相互缠绕或相互影响很大，但同时掺杂和嵌入Fe和P有助于WS₂的1T相富集并增加作为活性基础的催化活性位点平面，从而提高了HER的性能。

2）掺杂铁有助于生成OER活性位点，从而将OER惰性WS₂转化为双功能电催化剂。此外，Fe和P的掺杂在控制形貌方面具有至关重要的作用，以生成具有非常高的表面积和孔隙率的龙舌兰型3D树突状纳米1T-WS₂树枝状结构。

3）1 T-Fe/P-WS₂@CC的HER和OER活性优于目前最优秀的电催化剂，在10 mA cm^-2的条件下，其过电位较低(ηHER =116 mV，ηOER =267 mV)，Tafel斜率较小(HER =65 mV dec^-1, OER =70.1 mV dec^-1)，并具有显着的耐久性。1 T-Fe/P-WS₂@CC(+，−)碱性电解槽也表现出优异的性能，在10 mA cm^-2电流密度下仅需1.53 V电池电压。

总之，该工作为基于WS₂的高效，低成本电催化剂的简单，可扩展制备开辟了一个新的思路。

参考文献：

Dasu Ram Paudel et al. Fe and P Doped 1 T- Phase Enriched WS₂ 3D-Dendritic Nanostructures for Efficient Overall Water Splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 2021.

DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.119897

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.119897