就全球能源需求和環(huán)境污染問題而言，氫氣是一種很有前景的清潔能源可以有效地解決能源危機。例如，氫氣可以用作運輸?shù)馁Y源，氨生產(chǎn)中的Haber過程以及燃料電池裝置。雖然氫氣主要是由化石燃料通過蒸汽-甲烷重整、重烴的部分氧化和煤炭氣化產(chǎn)生的，但這類燃料的使用通過排放溫室氣體，如CO2和CH4以及能源的消耗，加劇了全球變暖的問題因此，必須開發(fā)新的技術，從可持續(xù)的資源生產(chǎn)氫氣，而不排放溫室氣體。電解水具有水資源豐富、環(huán)境相容性好、可大量生產(chǎn)等優(yōu)點，是一種很有前景的產(chǎn)氫方法。特別是它可以通過使用可再生能源資源，包括太陽能和風能，以實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展。為了減少電解水的能量消耗，需要高效的電催化劑。鉑（Pt）族貴金屬對陰極析氫反應（HER）具有最佳的催化性能；然而，它們是稀有材料，因此價格昂貴。
基于此，淑明女子大學Kim Soo Min，東國大學Han Young-Kyu和成均館大學Kim Ki Kang（共同通訊）等人報道了1T’RexMo1-xS2和2H MoS2之間的空間異質結對催化活性的提高。線性掃描伏安法中的極化曲線以Gr<2H MoS2<1T’ReS2<1T’ReS2<1T’Re0.76Mo0.24S2 <側向異質結的順序向Pt 參考移動，其Tafel斜率以相同的順序下降。在10 mA cm-2電流密度和58 mV dec-1的Tafel斜率下，1T’RexMo1-xS2-2H MoS2橫向異質結催化劑達到了-0.084 V的低過電位。此外，在酸性介質中，使用計時電位法（10 mA cm-2）測試了1T’RexMo1-xS2-2H MoS2橫向異質結的穩(wěn)定性，時間為1800秒。電位在前100秒略有增加，之后幾乎沒有變化，測試結果表明1T’RexMo1-xS2-2H MoS2橫向異質結的穩(wěn)定性。即使加入新的電解質，1T’RexMo1-xS2-2H MoS2橫向異質結催化劑在10 mA cm-2的電流密度下保持其催化活性大于1800秒。1T’RexMo1-xS2-2H MoS2橫向異質結催化劑具有良好的穩(wěn)定性和優(yōu)越的催化性能是電化學制氫的有希望的候選材料。此外，電化學阻抗譜也測試和計算了所有樣品的溶液電阻和電荷轉移電阻，1T’RexMo1-xS2-2H MoS2橫向異質結催化劑的電荷轉移電阻最低，因此在電化學反應過程中電子轉移更快。因此，電化學阻抗譜分析的結果與HER 性能一致。結果表明，1T’RexMo1-xS2-2H MoS2橫向異質結催化劑在所有過渡金屬二硫化物催化劑中具有最好的HER催化性能。采用密度泛函理論（DFT）計算了異質結結構引起的催化活性變化。氫吸附自由能（ΔGH*）是評價催化劑HER活性的重要參數(shù)。值得注意的是，富Mo異質結（-0.75 eV）的形成能大大低于富Re異質結（-0.06 eV）的形成能。這表明富Mo異質結的形成是非常有利的，具有很高的結構穩(wěn)定性。1T’Re0.71Mo0.29S2的ΔGH*從0.25到0.57 eV（平均0.41 eV）強烈受到異質結形成的影響。有趣的是，富Mo 異質結的ΔGH*值低于1T’Re0.71Mo0.29S2的ΔGH*值，最小值為0.07 eV（平均0.26 eV），接近于零。而富Re異質結的S原子表現(xiàn)出更高的最小值為0.38 eV（平均0.65 eV）。富Mo異質結的低 ΔGH以及結構穩(wěn)定性，很好地解釋了催化活性增強的原因。總之，從2H MoS2到1T′RexMo1?xS2的電子轉移和1T′RexMo1?xS2中接近0的ΔGH*在異質結附近提高了HER性能。在1T′RexMo1?xS2-2H MoS2異質結處，形成了結構穩(wěn)定性高的富Mo異質結，并且隨著費米能級附近態(tài)密度的增加和富Mo異質結的最優(yōu)ΔGH*的結合，HER性能得到了極大的提高。本文研究結果為設計更高效、更穩(wěn)定的全解水電催化劑提供了一種新方法。1T’ RexMo1-xS2-2H MoS2 Lateral Heterojunction for Enhanced Hydrogen Evolution Reaction Performance, Advanced Functional Materials, 2022, DOI：10.1002/adfm.202209572.https://doi.org/10.1002/adfm.202209572.
