電解水產氫催化劑研製取得重大進展

中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室和化學與材料科學學院曾傑教授課題組最近開發出了一種廉價、高效、穩定的電解水產氫催化劑。他們通過界面調控，設計出一種二硫化鉬-黑磷雜化的納米片催化劑，在電解水產氫反應中表現出高活性和高穩定性，能夠大幅降低成本，加快電解水產氫技術的商業化應用進程。該成果以「Molybdenum disulfide-black phosphorus hybrid nanosheets as a superior catalyst for electrochemical hydrogen evolution」為題，發表在《納米快報》雜誌上（Nano Lett. 2017, 17, 4311-4316），論文的共同第一作者是博士研究生何嶸和碩士研究生華健。

化石能源大量使用的結果是我們生活的環境被污染，社會的可持續發展亟需調整能源結構，尋找到更為清潔且可再生的替代能源。氫能作為一種可再生能源，燃燒熱值高，使用後的產物為水，被認為是未來理想的能源形式。氫氣的來源多樣化，電解水獲氫由於效率高、產物純度高等優點廣受關注。目前，電催化制氫通常選用貴金屬鉑作為催化材料，高成本和低儲量是制約該技術走向規模化應用的主要障礙。因此，開發出產氫效率高的廉價、高效電催化劑是催化領域的研究熱點。

針對這些問題，研究人員藉助界面調控技術，近期設計併合成出一種廉價高效的二硫化鉬-黑磷雜化的納米片催化劑。該催化劑中由於二硫化鉬和黑磷界面處存在電荷轉移現象，富集電子的硫化鉬部分成為了高活性的催化中心。研究表明，這種新型催化劑在達到10毫安每平方厘米的電流密度下，所需要的過電位僅有85 mV，已經接近了商用的鉑碳催化劑。同時該催化劑在循環使用10000次或是連續使用3個多小時後，催化劑本身沒有明顯變化，催化活性也基本沒有損失。

該項研究得到了中科院前沿科學重點研究項目、國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金等項目的資助。

二硫化鉬-黑磷雜化納米片及其電解水產氫反應性能

    (微尺度物質科學國家實驗室、化學與材料科學學院、科研部)

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