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研究非均相電催化劑的局部電催化活性，對于理解電催化反應并進一步提高其性能至關重要。然而，由于缺乏原位成像技術和以原子精度調(diào)整結(jié)構(gòu)的方法，將電催化活性與二維（2D）電催化劑的微觀結(jié)構(gòu)相關聯(lián)仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。

基于此，中國科學技術大學劉賢偉教授（通訊作者）等人報道了利用等離子體成像技術原位探測2D材料的層依賴性電催化活性的一般方法。

該方法用于可視化單個2D MoS₂納米片的表面電荷密度和電催化活性，從而使層依賴性電催化活性與單個MoS₂納米片材的表面電荷濃度相關。

理論研究表明，MoS₂層之間的弱范德華鍵可以為電荷的層間隧穿產(chǎn)生能量勢壘。較厚的MoS₂納米片中的電荷必須在層間隧穿期間克服較高的能量勢壘，導致較低的表面電荷密度和較低的催化活性。

研究結(jié)果表明，較薄的MoS₂納米片可積聚更高濃度的電荷，從而實現(xiàn)比較厚的納米片更高的導電性。因此，電荷層間隧穿能力和表面電荷密度調(diào)制的電導率都有助于較薄的MoS₂更好的催化效率。

更重要的是，可以直觀地看到表面電荷的非均質(zhì)分布，與MoS₂的電催化性能有關。作者還演示了該技術在研究單個MoS₂納米片上的電催化HER時的使用。

電化學電流由等離子體信號變化轉(zhuǎn)換而來，揭示了MoS₂在-0.4 V附近的顯著析氫。結(jié)果表明，層間電荷轉(zhuǎn)移在2D材料的電催化中起著重要的作用，也可用來解釋納米結(jié)構(gòu)半導體催化劑和TMDs的高電催化活性。

Plasmonic imaging of the layer-dependent electrocatalytic activity of two-dimensional catalysts. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-35633-3.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35633-3.

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?中科大劉賢偉Nature子刊：2D催化劑層依賴性電催化活性的等離子體成像

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