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

cuihuo

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。

双自建门控促进混合异质结中电荷在面内和层间的双向转移

        这项研究工作获得了国家自然科学基金委和中德科学中心的资助。研究工作中，付磊教授、曾梦琪副教授团队与多个研究机构进行了合作：物理科学与技术学院王建波教授团队基于高分辨球差矫正电子显微镜提供了样品精细结构表征支持，华中科技大学付英双教授提供了扫描隧道显微镜测试支持。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202479


      


         文章来源：武汉大学
     付磊，武汉大学教授，博士生导师，获自然科学基金委优秀青年基金支持。2001年武汉大学本科毕业，2006年在中科院化学研究所获理学博士学位。之后加入美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Director’s Postdoc Fellow），2008年～2011年任北京大学副研究员，2012年加入武汉大学。研究兴趣包括二维纳米材料的可控生长及其在能源、柔性电子学领域的应用。在Nature Commun.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Acc. Chem. Res.等期刊发表论文90多篇。翻译国内首部石墨烯学术专著（《石墨烯：基础及新兴应用》，科学出版社，2015）。获中国科学院院长特别奖、中国科学院优秀博士学位论文奖、中国化学会青年化学奖、武汉市优秀青年科技工作者称号。现任中国化学会青年委员会委员、纳米化学专业委员会委员等学术职务。
        曾梦琪，武汉大学副教授。主要研究方向为二维材料的可控合成、性质调控和自组装，着重发展了液态金属化学气相沉积法（LMCVD）。目前已以通讯作者或第一作者身份在Nat. Mater.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem、Matter、Chem. Rev.和Acc. Chem. Res.等期刊上发表论文26篇。