【摘要】 目前，Pt基和Ir/ Ru基材料被认为是目前最先进的HER和OER水分离催化剂，但它们的稀缺和高成本阻碍了工业应用。

文章背景

 

 

目前，Pt基和Ir/ Ru基材料被认为是目前最先进的HER和OER水分离催化剂，但它们的稀缺和高成本阻碍了工业应用。双功能非贵金属电催化剂在相同的电解质溶液中实现高效的OER和HER仍然是一个巨大的挑战。

 

二硫化钼(MoS2)以其较小的氢吸附自由能(ΔGH 0.6 eV)和较低的氢吸附自由能(ΔGH 0.6 eV)引起了研究人员的密切关注。

 

但二硫化钼的导电性能较差，活性位点有限，阻碍了其在水裂解领域的应用。

一般来说，提高MoS2与碳材料复合的电导率是提高其电催化性能的有效途径。

 

以往的研究表明，碳基材料也被开发为OER催化剂。此外，导电基板(如泡沫镍、碳布)更有利于催化剂提供更多的活性位点，增强水分裂过程中的电子传递。

 

因此，在NF上原位生长的二硫化钼与乙炔黑(AB)复合是设计双功能催化剂的一个很有意义的途径。

 

文章详情 

 

上海电力大学Liu Yongsheng课题组等人通过一步水热法合成了银耳状MoS2-AB纳米粒子。MoS2-AB (75)/NF具有优异的水分离电催化性能。

 

仅仅需要77 mV和248 mV的低过电位，在1.0 M KOH电解液中为HER和OER提供10 mA cm-2的电流密度，并且具有高稳定性。

 

此外，在两电极全解水装置中，它在10 mA cm-2时只需要1.51 V的电压。

 

 

结果与讨论 

 

图2是催化剂的形貌表征，中MoS2/NF由堆叠的颗粒和三角形薄片组成，而MoS2-AB /NF由许多银耳状颗粒组成。

 

当与AB复合时，电极的形貌发生了明显的变化，DMF溶剂可以控制MoS2的生长形貌，乙炔黑在一定程度上可以防止过度结块。

 

 

图3是催化剂的OER性能表征，在1 M KOH碱性环境下，10 mA cm-2电流密度时过电位仅有77 mV。Tafel斜率为97.8 mV dec-1。在经过15小时的循环稳定测试后电流密度变化很小，这证明催化剂具有良好的HER稳定性。

 

 

图4是IrNi- FeNi3的OER催化活性。在电流密度10 mA cm-2表现出248 mV的过电位催化活性，并且具有良好的OER循环稳定性。 

 

 

总之，作者采用一步溶剂热法制备了类银耳MoS2-AB/NF粒子电极，并对其全水拆分的电催化性能进行了评价。

 

MoS2-AB(75)/NF具有优良的HER和OER性能，在10 mA cm-2时过电位分别为77和248 mV。在两电极体系中，仅需要1.51 V的电池电压就能实现10 mA cm-2的水分解。

 

此外，MoS2-AB(75)/NF在碱性介质中也表现出长期的稳定性。本研究为开发低成本、高效的全水分离双功能催化剂提供了方向。

 

 Guo L, Liu Q, Liu Y, et al. Self-supported tremella-like MoS2-AB particles on nickel foam as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting. Nano Energy, 2022, 92: 106707.

 

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