近日，材料學(xué)院金屬所涂江平教授課題組夏新輝研究員指導(dǎo)的碩士研究生鄧盛玨在過渡金屬硫化物MoSe2催化析氫研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果“Directional Construction of Vertical Nitrogen doped 1T-2H MoSe2/Graphene Shell/Core Nanoflake Arrays for Efficient Hydrogen Evolution Reaction”于2017年4月3日在線發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊Advanced Materials。
氫能是公認(rèn)的清潔能源。電催化產(chǎn)氫是一種極其有效的產(chǎn)氫技術(shù)，然而目前使用的貴金屬鉑（Pt）和Pt基合金催化劑因其低自然豐度和高昂價(jià)格限制了其工業(yè)化應(yīng)用。MoSe2是一種優(yōu)良的非貴金屬催化劑，但是塊狀粉末2H相MoSe2顆粒是寬帶隙半導(dǎo)體，電導(dǎo)率偏低，且催化活性中心少導(dǎo)致電催化產(chǎn)氫效率低下。針對(duì)這些問題，鄧盛玨及其所屬課題團(tuán)隊(duì)利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）法制備的三維多孔垂直石墨烯陣列（VG）作為導(dǎo)電基底，并結(jié)合水熱法制備了核殼結(jié)構(gòu)VG/MoSe2陣列。盡管VG能為MoSe2提供良好的電子傳導(dǎo)性，但是MoSe2一般以半導(dǎo)體性質(zhì)的2H相出現(xiàn)，削弱了電催化產(chǎn)氫性能。因此，為了進(jìn)一步改善VG/MoSe2陣列的催化析氫性能，研究人員對(duì)其進(jìn)行氨氣熱處理改性，通過N摻雜引發(fā)MoSe2內(nèi)部的2H到1T相轉(zhuǎn)，最終形成2H-1T復(fù)合相。1T相的MoSe2具有窄的能帶寬度，表現(xiàn)出金屬性質(zhì)，極大改善了催化過程中的電子傳輸。同時(shí)，N引入進(jìn)一步增加了MoSe2片層邊緣位置析氫活性位點(diǎn)。結(jié)合陣列多孔的一體化催設(shè)計(jì)，上述N- MoSe2/VG 陣列展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能如低的過電位和大催化電流。上述研究成果對(duì)過渡金屬硫化物在電化學(xué)析氫中的應(yīng)用有著積極的推動(dòng)作用。
上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（編號(hào)51502263、51571180）、錢江人才計(jì)劃（編號(hào)QJD1602029）、浙大百人計(jì)劃等資助。
