胡劲松:通过MoO3纳米点位点转变的受限性制备垂直排列的超小单层MoS2用于高效HER

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氢能是一种高效环保的新型能源。电催化析氢（HER）是一种有效的制氢手段，析氢电催化剂则是该研究领域的重要方向。高效催化剂可以提高析氢效率，有效降低成本。MoS2由于其边缘不饱和硫原子与氢的吸附自由能接近于贵金属Pt，因此备受关注。但是其活性位点不足，导电性差，限制了其进一步发展。基于减小MoS2的尺寸、层数以及排列方式来制备更多的活性位点，改善其电子结构，是提高MoS2催化剂HER性能的可行方式。

近日，中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术国家重点实验室胡劲松研究员与四川师范大学张云博士，以具备一些微孔和纳米孔的多孔碳（PC）作为三维导电基质，钼酸铵作为金属前驱体，首先制备出负载在PC上大小只有2nm左右且均匀分散的MoO3纳米点。再以此为反应前驱体，通过S化，因为Mo原子数量有限和高温S蒸汽，因而可原位获得超小、单层且垂直排布的MoS2。Raman和XPS表征发现该催化剂具备丰富的边缘活性位点和S空位，而且借助PC改善整体催化剂材料的电子传输能力，因此该催化剂表现出优异的析氢性能，在电流密度为10 mA/cm2和100 mA/cm2下，过电势分别为126 mV和146 mV。相关成果被发表在Adv. Energy Mater.上，题为“Self-Limited on-Site Conversion of MoO3 Nanodots into Vertically Aligned Ultrasmall Monolayer MoS2 for Efficient Hydrogen Evolution”。

MoS2的形貌