通過水分解的放氫反應(yīng)（HER）對(duì)于產(chǎn)生大量的氫氣作為下一代燃料做出了重大貢獻(xiàn)。因此，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)上可行且電化學(xué)上穩(wěn)定的HER電催化劑已成為大規(guī)模實(shí)施水電解的先決條件。基于單層/很少層的過渡金屬雙硫分子配合物（TMD）的HER電催化劑最近因其可變的可調(diào)電化學(xué)性能而引起了人們的極大興趣。但是，它們?nèi)匀幻媾R固有的局限性，例如自聚集、稀有的活性位點(diǎn)、高電阻和長(zhǎng)期的電化學(xué)不穩(wěn)定性。為了解決這些挑戰(zhàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了一種新型的電催化劑，該電催化劑包含一個(gè)富集活性位點(diǎn)的二硒化錸（（ReSe
2）納米薄片，該納米薄片通過一種簡(jiǎn)便的一步水熱合成方法垂直固定在還原氧化石墨烯（rGO）納米片載體上。rGO支撐物為多層ReSe
2納米薄片提供了一個(gè)不斷生長(zhǎng)的平臺(tái)，同時(shí)促進(jìn)了ReSe
2邊緣/角位的大量暴露，這對(duì)于最大化ReSe
2@rGO的催化活性是非常理想的。合成的ReSe
2@rGO在10 mA·cm
-2的電流密度下表現(xiàn)出145.3 mV的低過電勢(shì)，對(duì)于HER過程，Tafel斜率為40.7 mV·dec
-1，這是由于不飽和配位位點(diǎn)的高表面密度的協(xié)同作用所致，顯著加速的電子轉(zhuǎn)移，并增強(qiáng)了電化學(xué)穩(wěn)定性。該結(jié)果表明使用結(jié)構(gòu)調(diào)控的TMD和石墨烯雜交作為開發(fā)高性能HER催化劑的平臺(tái)工具包。
Figure 1. ReSe
2@rGO的水熱合成過程示意圖。
Figure 2. ReSe
2的模擬結(jié)構(gòu)：通過a）C–O–Re、b）C–Re、c）C–O–Se和d）C–Se的可能鍵合錨固在rGO表面上。
Figure 3. （a）ReSe
2@rGO的HR-TEM圖像；（b）ReSe
2@rGO的Re、Se和C的STEM圖像和相應(yīng)的EDS元素映射；（c）和（d）不同放大倍數(shù)的ReSe
2@rGO的SEM圖像。
Figure 4. （a）在0.5 M H
2SO
4中，各種催化劑的HER極化曲線。（b）10 mA·cm
-2處的過電勢(shì)圖。（c）Tafel圖。（d）奈奎斯特圖。（e）用于確定各種催化劑ECSA的雙層電容測(cè)量值。（f）在10 mA·cm
-2下的計(jì)時(shí)電流法穩(wěn)定性測(cè)試。
相關(guān)研究成果于2021年由成均館大學(xué)Hoojeong Lee和Pil J. Yoo課題組，發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126728）上。原文：Perpendicularly anchored ReSe
2 nanoflakes on reduced graphene oxide support for highly efficient hydrogen evolution reactions。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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