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Nano Energy：Ru單原子摻入連續(xù)MoS2-Mo2C異質(zhì)結(jié)構(gòu)用于高性能和穩(wěn)定的水分解

將金屬單原子整合成納米結(jié)構(gòu)是一種新方法，這可以激發(fā)活性中心的數(shù)量和類型，以提高水分解中析氫反應(yīng)(HER)和析氧反應(yīng)(OER)的催化活性。韓國全北國立大學(xué)的Nam Hoon Kim和Joong Hee Lee等人提出了一種基于連續(xù)硫化鉬–碳化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)的納米片，通過有效的合成策略,該納米片摻入了Ru原子(2.02 at%)，并包裹在高導(dǎo)電性1D TiN納米棒陣列(Ru-MoS₂-Mo₂C/TiN)上以形成3D分級多孔材料。?

Ru-MoS₂-Mo₂C/TiN呈現(xiàn)出一種包覆完整的核殼結(jié)構(gòu)，Ru原子分布均勻，內(nèi)相和外相之間具有良好的相互作用。大量垂直生長的納米片形成獨(dú)特的開放多孔結(jié)構(gòu)，可以暴露更多的電活性位點(diǎn)和邊緣，這更有利于傳質(zhì)。?

理論計(jì)算結(jié)果表明，獨(dú)特的連續(xù)MoS₂-Mo₂C異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成產(chǎn)生了特殊的協(xié)同效應(yīng)，提供了大量具有合理吸附能的多個(gè)電活性位點(diǎn)，另外，MoS₂和Mo₂C上的Ru單原子分別為OER和HER的主要活性位點(diǎn)。Ru-MoS₂-Mo₂C/TiN電極中各材料產(chǎn)生協(xié)同作用，電子結(jié)構(gòu)和催化活性得到了優(yōu)化，在1.0 M KOH溶液中，當(dāng)電流密度為10?mA?cm^-2時(shí)，OER和HER的過電位分別為280 mV 和25 mV。其優(yōu)異的催化活性歸因于電極大的電化學(xué)活性表面積和快速的電荷轉(zhuǎn)移能力。Ru-MoS₂-Mo₂C/TiN是一種優(yōu)異的電化學(xué)水分解雙功能電催化劑。

Rutheniumsingle atoms implanted continuous MoS₂-Mo₂C heterostructurefor high-performance and stable water splitting. Nano Energy, 2021, DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106277.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106277

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