近期，中科院合肥研究院固體所納米材料與器件技術(shù)研究部與新加坡南洋理工大學(xué)合作，在雙軸應(yīng)力調(diào)控二維材料析氫方面取得新進展，相關(guān)研究成果以“Biaxially Strained MoS2 Nanoshells with Controllable Layers Boost Alkaline Hydrogen Evolution”為題發(fā)表于國際期刊Advanced Materials（Adv. Mater., 27(34), 2202195(2022)）上。由于固有的拉伸應(yīng)變和增強的局部電場，具有高度彎曲表面的納米材料已被證明可以有效的調(diào)節(jié)自身表面的物理化學(xué)狀態(tài)。研究表明，過渡金屬二硫化物 (TMD)中的應(yīng)力可激活其惰性基面，提高催化性能，例如二硫化鉬 (MoS2)。然而，與傳統(tǒng)的單軸應(yīng)力相比，多維度應(yīng)力和TMDs層數(shù)對局域電子結(jié)構(gòu)、空穴的影響仍有待探索。

鑒于此，固體所研究人員提出了一種新型自硫化策略來誘導(dǎo)原位形成層數(shù)可調(diào)的雙軸應(yīng)變MoS2納米殼，并深入研究了雙軸應(yīng)力和層數(shù)如何影響其局部電子構(gòu)型和活性中心結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測試和密度泛函理論（DFT）計算表明： 1）可以優(yōu)化MoS2納米殼中的應(yīng)變程度、層數(shù)和Mo配位條件以實現(xiàn)增強的析氫反應(yīng)（HER） 活性；2）雙軸應(yīng)變和S空位有助于促進氫吸附步驟；3）具有4個配位數(shù)的特定Mo位點的雙層 MoS2納米殼表現(xiàn)出高效的理論催化活性。這項工作為制備具有微調(diào)層數(shù)的雙軸應(yīng)變TMDs電極以及如何提高電催化性能開辟了一條新的有效途徑。

上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院交叉團隊和新加坡科技研究局項目的支持。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202195

圖1. Ni3S2@BLMoS2的合成與結(jié)構(gòu)表征。

圖2. DFT理論計算。