固體所在雙軸應力調控二維材料析氫方麵取得新進展

近期 ，中科院合肥研究院固體所納米材料與器件技術研究部與新加坡南洋理工大學合作 ，在雙軸應力調控二維材料析氫方麵取得新進展 ，相關研究成果以“Biaxially Strained MoS2 Nanoshells with Controllable Layers Boost Alkaline Hydrogen Evolution”為題發表於國際期刊Advanced Materials（Adv. Mater., 27(34), 2202195(2022)）上 。由於固有的拉伸應變和增強的局部電場 ，具有高度彎曲表麵的納米材料已被證明可以有效的調節自身表麵的物理化學狀態 。研究表明 ，過渡金屬二硫化物 (TMD)中的應力可激活其惰性基麵 ，提高催化性能 ，例如二硫化鉬 (MoS2) 。然而 ，與傳統的單軸應力相比 ，多維度應力和TMDs層數對局域電子結構 、空穴的影響仍有待探索 。

鑒於此 ，固體所研究人員提出了一種新型自硫化策略來誘導原位形成層數可調的雙軸應變MoS2納米殼 ，並深入研究了雙軸應力和層數如何影響其局部電子構型和活性中心結構 。電化學測試和密度泛函理論（DFT）計算表明 ： 1）可以優化MoS2納米殼中的應變程度 、層數和Mo配位條件以實現增強的析氫反應（HER） 活性 ；2）雙軸應變和S空位有助於促進氫吸附步驟 ；3）具有4個配位數的特定Mo位點的雙層 MoS2納米殼表現出高效的理論催化活性。這項工作為製備具有微調層數的雙軸應變TMDs電極以及如何提高電催化性能開辟了一條新的有效途徑 。

上述工作得到了國家自然科學基金、中科院交叉團隊和新加坡科技研究局項目的支持 。

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圖1. Ni3S2@BLMoS2的合成與結構表征 。

圖2. DFT理論計算 。