金属态异质结Ni3N@2H-MoS2设计构建有助于实现工业级超高电流、超低过电位下电解水制氢

碱性水电解具有商业化大规模制氢的前景,目前非常多的非贵金属催化剂在较低的电流密度(10-50 mA cm-2)能够实现非常高的电催化活性,但是对于在工业需求的>500 mA cm-2电流密度进行电催化制氢反应仍具有非常大的挑战。

研究基于钼镍基硫化物结构,设计构建一种新型金属态异质结构催化剂Ni3N@2M-MoS2,该异质结有利于促进碱性条件高效电解水制氢,展示了优异的大电流电催化分解水性能。通过2M-MoS2中的Mo-Mo键,能够有效的调控Ni3NNi/N原子在费米能级附近的电子分布,促进水分解析氢/析氧。Ni3N@2M-MoS2碱性电解水制氢,实现了极低的全电池电压(1.644 V@1000 mA cm-2),在300 h后性能没有明显衰减(~100%),远优于商业的Pt/C||RuO2贵金属催化剂(2.41 V@1000 mA cm-2, 100 h, 58.2 %)。相关工作发表在Adv. Mater., 34, 2108505 (2022).

 
金属态异质结Ni3N@2M-MoS2高效促进碱性介质水分解生成H*源,进一步耦合生成H2脱附,实现碱性条件下超高电流、超低电位电解水制氢