近日，機械與汽車工程學院聯(lián)合西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室、韓國首爾大學多家單位，在二維材料電化學析氫電極方面取得重要進展，相關(guān)研究成果以“Identifying the Active Sites in MoSi2@MoO3 Heterojunctions for Enhanced Hydrogen Evolution”為題，發(fā)表在國際高水平期刊《Small Methods》（JCR分區(qū):1區(qū)，IF 12.4），目前已被熱點專題（Hot Topic: Magnetic Materials）收錄。我校青年教師高波為論文第一作者，王進教授為第一通訊作者，青島理工大學為第一署名通訊單位。

界面工程有效調(diào)控化學鍵合和電子配置，在調(diào)控過渡金屬硫?qū)倩衔铮?/span>TMDs）異質(zhì)結(jié)材料的電催化活性中扮演著重要角色。TMDs的異質(zhì)界面提供大量的結(jié)構(gòu)畸變、大量的表面懸掛鍵以及配位不飽和的表面原子，這些可以誘導高表面化學活性并促進反應(yīng)物的化學吸附和快速的界面電荷轉(zhuǎn)移，從而增強電催化性能。然而，界面處存在各種不同的表面位點，通過傳統(tǒng)的光譜學表征和理論計算難以進行表征和量化，真實活性位點的甄別仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。針對此問題，我們團隊首先關(guān)注了Mo基二維材料中協(xié)同非金屬元素對催化活性的影響，結(jié)合DFT理論計算和實驗進行研究。根據(jù)初步實驗的結(jié)果，選擇具有優(yōu)異催化活性的MoSi2和MoO3（與Mo2C、MoS2、MoTe2和MoN相比）制備MoSi2@MoO3異質(zhì)結(jié)。新型MoSi2@MoO3異質(zhì)結(jié)在堿性介質(zhì)中展現(xiàn)出出色的HER性能。最后，通過理論計算對界面出真實吸附位點進行甄別。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smtd.202301542

理解二維過渡金屬二鹵化物(2D-TMD)從半導體(2H)相到金屬(1T，1T′)相的相變過程為析氫催化的發(fā)展提供了方向。到目前為止，相工程方法作為儲能和催化領(lǐng)域電子和電極器件新型低成本納米材料開發(fā)的實用途徑被深入研究。然而，在電催化過程中作為關(guān)鍵活性中心的2H/1T、2H/1T′或1T/1T′之間的異質(zhì)結(jié)構(gòu)卻常常被忽視。針對此問題，青島理工大學王進教授，首爾大學Ho Won Jang教授和西安交通大學宋忠孝教授等通過碳摻雜MoS2，并結(jié)合密度泛函理論計算闡述MoS2相轉(zhuǎn)變以及析氫反應(yīng)機制。研究成果以《Modulating Trinary‐Heterostructure of MoS2 via Controllably Carbon Doping for Enhanced Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction》為題在《Advanced Functional Materials》發(fā)表。

研究人員結(jié)合實驗和理論研究證明，C+MoS2優(yōu)異的電催化活性源于其非均相界面對H*的有效吸收和良好的電導率。該項工作不僅為TMD材料的相變工程提供了深層次的見解，也為設(shè)計高性能HER電催化劑提供了理論基礎(chǔ)。（撰稿：高波；審核：李忠曉、郭陽）

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202214085

高波，青島理工大學講師，博士，碩士生導師。主要研究方向為功能薄膜結(jié)構(gòu)設(shè)計及電催化應(yīng)用研究。主持國家自然科學基金和山東省自然科學基金各1項，以第一作者在Adv. Funct. Mater.、Appl. Catal. B: En.、Small Methods、ACS Appl. Mater. Interfaces.、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A.等國際期刊發(fā)表SCI論文10余篇。