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復(fù)旦Adv. Sci.：a-MoWSx/N-RGO在大電流下實現(xiàn)高效HER

在高電流密度下，缺乏高效、耐用且低成本的電催化劑用于析氫反應(yīng)（HER），對規(guī)模化實施可再生能源制氫提出了重大挑戰(zhàn)?；诖?，復(fù)旦大學(xué)張樹宇副研究員和區(qū)瓊榮教授等人報道了通過等離子體處理合成了無定形硫化鉬鎢/氮摻雜還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料（a-MoWS_x/N-RGO），用作高性能HER催化劑。

通過調(diào)整等離子體處理時間和化學(xué)成分，獲得了最佳的a-MoWS_x/N-RGO催化劑，其在1000 mA cm^-2的電流密度下表現(xiàn)出348 mV的低過電位，在此電流密度下工作24 h后催化性能幾乎沒有衰減，其性能優(yōu)于商業(yè)鉑/碳（Pt/C）和先前報道的雜原子摻雜MoS₂基催化劑。

基于密度泛函理論（DFT）計算，發(fā)現(xiàn)在合理的W摻雜水平下，催化活性位點（2S^2-）在高電流密度下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，因為額外的電子優(yōu)先填充在2S^2-處。鎢的引入往往會降低電子結(jié)構(gòu)能量，導(dǎo)致接近于零的正值。

然而，過多的鎢引入會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞和在高電流密度下更差的HER性能。該工作為使用地球含量的元素在工業(yè)級電流下合理設(shè)計用于HER的高性能催化劑提供了一條途徑。

Boosting Hydrogen Evolution Reaction Activity of Amorphous Molybdenum Sulfide Under High Currents Via Preferential Electron Filling Induced by Tungsten Doping. Adv. Sci., 2022, DOI: 10.1002/advs.202202445.

https://doi.org/10.1002/advs.202202445.

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