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趙強/黃維/王龍祿Nat. Commun. 具有莫爾超晶格的WS2用于高效HER

莫爾超晶格(MSL) 的發(fā)現開啟了“旋轉電子學”研究的新紀元。MSLs工程和實現獨特的新興性質是關鍵挑戰(zhàn)。

南京郵電大學趙強、黃維和王龍祿等報道了一種高效的合成策略，通過簡單的一步水熱法基于WS₂納米帶的機械柔韌性來制造MSL，并對其電催化HER性能進行了研究。

作者在由納米帶合成過程中的機械不穩(wěn)定性驅動直接獲得WS₂ MSLs。將“旋轉電子學”應用于催化制氫領域時，發(fā)現了包括優(yōu)異的導電性、特殊的超疏氣性和超親水性以及增強的電催化活性在內的新興特性。

在0.5 M H₂SO₄中，合成的WS₂ MSLs電催化劑在10 mA cm^-2的電流密度下顯示出40 mV dec^-1的Tafel斜率和60 mV的過電位。同時，WS₂ MSL獨特的納米結構進一步促進了WS₂ MSL的快速傳質。

DFT計算表明，WS₂ MSLs中的電子軌道耦合強，WS₂ MSLs的電荷密度比正常堆疊的雙層WS₂更大和更清晰。

另外，WS₂ MSLs中WS₂平面發(fā)生了顯著的應變變形，與正常雙層WS₂相比，扭曲雙層WS₂的W-edge和S-edge的活性位點具有更低的ΔG_H。原子結構可以通過上移W原子的d帶中心和S原子的p帶中心來微調活性位點的電子結構，從而增強氫結合能，提高了HER性能。因此，相和MSL的協同作用可以增強HER活性。

WS₂ moiré superlattices derived from mechanical flexibility for hydrogen evolution reaction. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-25381-1

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